近红外光谱无创生化检测中不定光程对模型精度的影响研究

发布时间：2021-03-14 03:08

　　利用近红外血流容积光谱相减方法无创伤定量分析人体血液生化成分时,获得的在体血液光谱对应的样品光程是不确定的。为研究样品间的光程差异对定标模型预测精度的影响,配制了30份模拟血清样品,利用可变光程样品池,采用傅里叶光谱仪分别测量了相同光程和不定光程两组样品的近红外光谱。以分析血清白蛋白成分为例,对两组样品的定标模型精度进行比较,结果显示不定光程组的模型精度与相同光程组的模型精度相比明显下降,交叉检验标准差（RMSECV）由110.0mg/dL增大至156.0mg/dL。采用多元散射校正算法对上述光谱数据校正后,RMSECV降低至98.1mg/dL。对比分析处理前后两组模型的精度,证实了采用适当的预处理方法能够有效校正不定光程引起的光谱误差,提高模型预测精度。 

【文章来源】：光学学报. 2012,32(04)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

图１相同光程下样品在６３００～５５００ｃｍ－１波段光谱Ｆｉｇ．１Ａｂｓｏｒｂａｎｃｅｓｐｅｃｔｒａｏｆｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅ

，由散射和不同光程引起的光谱差异问题可忽略，只残余少量由于装样误差引起的基线漂移，所以ＭＳＣ效果不显著。图２相同光程下定标结果。（ａ）ＭＳＣ处理前；（ｂ）ＭＳＣ处理后Ｆｉｇ．２Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｐｌｏｔｓｆｏｒｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｏｐｔｉｃａｌｐａｔｈｌｅｎｇｔｈ．（ａ）ＢｅｆｏｒｅＭＳＣｔｒｅａｔｍｅｎｔ；（ｂ）ａｆｔｅｒＭＳＣｔｒｅａｔｍｅｎｔ加入光程差异信息的３０幅不同光程的模拟血清样品光谱如图３所示。同样采用ＰＬＳ对样品建立模型，结果如图４（ａ）所示。引入不定光程干扰后，ＲＭＳＥＣＶ由１１０．０ｍｇ／ｄＬ升至１５６．０ｍｇ／ｄＬ，模型预测精度明显下降。事实上，第２组光谱的样品化学成分含量与第１组光谱完全一样，唯有样品光程信息不同。根据ＰＬＳ算法原理，当样品光程存在差异时，光程引起的吸光度变化会影响主成分的计算和模型的建立。然而由朗伯－比尔定律可知，光程引起的这部分吸光度改变只反映了样品全波段光谱的线性变化，而与待测样品化学成分浓度无关，故其会对定标模型精度产生不利影响。从数值上看，模型精度下降近５０％。图３不同光程下样品在６３００～５５００ｃｍ－１波段光谱Ｆｉｇ．３Ａｂｓｏｒｂａｎｃｅｓｐｅｃｔｒａｏｆｓａｍｐｌｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｐｔｉｃａｌｐａｔｈｌｅｎｇｔｈｓｏｖｅｒ６３００～５５００ｃｍ－１图４不同光程下定标结果。（ａ）ＭＳＣ处理前；（ｂ）ＭＳＣ处理后Ｆｉｇ．４Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｐｌｏｔｓｆｏｒ

【参考文献】：
期刊论文
[1]全血胆固醇、甘油三酯近红外光谱分析与模型优化[J]. 黄富荣,罗云瀚,郑仕富,陈哲.  光学学报. 2011(10)
[2]中红外无创血糖研究进展并论角质层影响[J]. 陈星旦,王动民,卢启鹏,丁海泉.  光学学报. 2011(09)
[3]可见-近红外反射光谱用于疾病快速筛查[J]. 李刚,赵静,李家星,林凌,张宝菊.  光学学报. 2011(03)
[4]血清中胆固醇的近红外光谱测量及模型适用性研究[J]. 杨皓旻,卢启鹏.  光谱学与光谱分析. 2011(02)
[5]近红外光谱法同时快速定量分析蛹虫草菌丝体中4种有效成分[J]. 郭伟良,王丹,宋佳,逯家辉,杜林娜,滕利荣.  光学学报. 2011(02)
[6]近红外光谱技术用于无创生化检验研究的进展[J]. 丁海泉,卢启鹏,彭忠琦,陈星旦.  光谱学与光谱分析. 2010(08)
[7]一种植物叶片生化成分光谱无损检测的光程长校正方法[J]. 张倩暄,张广军,李庆波.  光谱学与光谱分析. 2010(05)
[8]应用近红外漫反射光谱快速测定土壤锌含量[J]. 黄富荣,潘涛,张甘霖,潘贤章,刘登飞.  光学精密工程. 2010(03)
[9]一种血糖红外无创检测的改进小波预处理方法[J]. 李响,张广军,李庆波.  光学学报. 2010(02)
[10]近红外光谱无创血糖检测中有效信号提取方法的研究[J]. 丁海泉,卢启鹏,王动民,陈星旦.  光谱学与光谱分析. 2010(01)



本文编号：3081381