應用紅外光譜和化學計量學進行疾病診斷及中藥重金屬檢測的研究.pdf

1、本文采用傅里葉變換紅外光譜-衰減全反射技術（Fourier Transform Infrared Spectroscopy-Attenuated Total Refraction，ATR-FTIR）結合化學計量學方法，建立了快速篩查新生兒苯丙酮尿癥（Phenylketonuria，PKU）及快速檢測中藥枸杞中銅元素含量的分析方法。采用無信息變量消除法（ Uninformative Variables Elimination，UVE）、反

2、向區(qū)間偏最小二乘法（ Backwards interval Partial Least Squares，BiPLS）、隨機森林（Random Forest，RF）等波段選擇方法，對樣本的光譜數(shù)據(jù)進行變量提取和壓縮；建立了目標成分含量的定量校正模型，如多模型共識偏最小二乘（consensus Partial Least Squares，cPLS）及最小二乘支持向量機（least square support vector machines

3、，LSSVM）模型；模型性能以多種評價指標進行了考察。本研究為紅外光譜在疾病標志物和中藥重金屬快速檢測等方面提供了方法學參考。
　　主要研究內(nèi)容如下：
　　1.新生兒苯丙酮尿癥的光譜篩查模型研究
　　采用血片樣本的光譜數(shù)據(jù)，結合 LC/MS/MS方法測得的苯丙氨酸（phenylalanine，Phe）、酪氨酸（tyrosine，Tyr）濃度值，分別建立Phe濃度和Phe/Tyr比值的光譜定量校正模型，以相關系數(shù)（R）、

4、預測均方根誤差（RMSEP）、平均相對誤差（MRE）、預測準確率（Acc）、靈敏度（Sens）、特異性（Spec）為指標，評價模型性能，優(yōu)選建模波段。結果顯示：對Phe模型，光譜經(jīng)導數(shù)變換及隨機森林壓縮波段后，采用最小二乘支持向量機建立的模型效果最好，R、RMSEP、MRE、Acc、Sens、Spec分別為0.94、81.72、0.26、98.84、97.57、100；對Phe/Tyr模型，光譜經(jīng)平滑處理及反向區(qū)間偏最小二乘法壓縮波段后

5、，采用多模型共識偏最小二乘建立的模型效果最好，R、RMSEP、MRE、Acc、Sens、Spec分別為0.93、3.55、0.36、100、100、100。Phe濃度模型對接近篩查切值的樣本會產(chǎn)生誤判，而輔以Phe/Tyr比值模型可將Sens和Spec提高到100。
　　2.中藥材枸杞中銅元素含量的光譜校正模型研究
　　枸杞粉碎處理后采集紅外光譜，其所含重金屬元素含量采用ICP/MS測得，然后建立銅元素含量的光譜定量校正模型