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《暨南大学》 2010年
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地中海贫血筛查指标的FTIR/ATR光谱分析方法研究

尹浩  
【摘要】:地中海贫血是危害极为严重的单基因遗传病,在我国广西、广东等南方地区具有较高发病率,目前尚无有效的治疗手段,地贫筛查是防止地贫症患儿出现的主要预防手段。血红蛋白浓度(HGB)、平均红细胞血红蛋白含量(MCH)、平均红细胞体积(MCV)是其中主要指标,但现有测定方法需要对不同指标用不同的化学试剂进行化学反应,不利于大人群筛查。本课题采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)结合衰减全反射(ATR)技术,建立无需化学试剂、精度适中、直接快速同时测定上述指标的定量分析方法。 首先随机抽取部分全血样品分别加入蒸馏水,溶为2倍、3倍、4倍、5倍、6倍的溶血样品,连同全血样品一起共得到6个样品组,分别进行FTIR/ATR光谱实验,探讨利用FTIR/ATR光谱分析HGB、MCH、MCV等指标可行性和样品的光谱测定方法。经分析,确定采用2倍溶血的形式测定样品,然后对其余的全部样品进行FTIR/ATR光谱测定实验。采用光谱数据结合常规测定方法得到的HGB、MCH、MCV的参考值(化学值)分别建立各指标的光谱定标预测模型。基于定标集和预测集的不同划分,分别采用单波数回归、直接偏最小二乘法(PLS)、基于Savitzky-Golay (SG)平滑的PLS、移动窗口PLS(MWPLS)和等间隔组合移动窗口MLR (ECMWMLR)等方法系统深入的进行光谱预处理模式的优选、分析波段(或波数组合)的选择,模型的稳定性分析等,最后对优选的模型进行再次检验。 主要结果如下: 1)考虑到定标集和预测集的不同划分会造成模型预测效果的波动,为了得到稳定可靠的结果,本文提出了一种新的定标和预测集的划分方法,并构建计算机算法平台将全体样品做50次定标和预测集的划分,计算50次不同划分的模型预测均方根偏差(RMSEP)和预测相关系数(RP)的平均值(RMSEPAve、RP,Ave)等,然后基于RMSEPAve优选稳定可靠的模型; 2)把SG平滑模式由原来的117个扩充为540个,将全部540个SG平滑模式与PLS模型结合,构建基于SG平滑的PLS算法平台,可以大范围同时优选SG平滑模式与PLS因子数。HGB、MCH、MCV三个指标的全谱模型结果都表明,其最优SG-PLS模型的预测效果明显优于直接PLS模型的预测效果,并且筛选出的SG平滑模式和PLS因子数是稳定的,从而建立了一种有效的光谱预处理模式筛选方法; 3) MWPLS方法是著名的光谱分析波段的优选方法,但是本文发现基于定标集和预测集的不同划分,MWPLS方法的最优波段会变化,为了得到稳定的结果,本文基于50次不同划分分别建立MWPLS模型,按照RMSEPAve优选最优波段,同时得到稳定可靠的模型。这里还编写了起点波数(B)、采用波数点数(N)和PLS因子数(F)都任意可变的MWPLS算法程序平台,并设置合理的参数范围,使得筛选的最优波段达到全局最优。其中,HGB、MCH和MCV的最优MWPLS模型参数(B,N,F)分别为(1178cm-1,12,2)、(1549cm-1,9,6)和(3098cm-1,310,5),它们的(RMSEPAve, RP,Ave)分别为(5.334g/L,0.968)、(1.794pg,0.910)和(4.299fl,0.869),明显优于全谱的最优PLS模型,并且采用的波数点个数很少,大大的降低了模型的复杂性。 4)采用本课题组新近提出的ECMWMLR方法分别建立HGB、MCH和MCV的最优等间隔离散模型,构建了起点波数(B)、采用波数点数(N)和采用波数点的间隔(G)都任意可变的ECMWMLR算法平台,并设置合理的参数范围,使得筛选的最优波数组合达到等间隔的全局最优。其中,HGB、MCH和MCV的最优ECMWMLR模型参数(B,N,G)分别为(1952cm-1,4,68)、(3568cm-1,8,69)和(3964cm-1,13,109),它们的(RMSEPAve,RP,Ave)分别为(5.036g/L,0.972)、(1.662pg,0.919)和(3.929fl,0.892)。最优ECMWMLR模型的预测效果比最优MWPLS模型还要好一些,它克服了光谱的共线性,同时还保留MLR的简单性,比MWPLS方法更进一步降低了模型的复杂性。 本文率先建立了基于FTIR/ATR光谱的地贫筛查指标HGB、MCH和MCV的同时定量分析方法,并进行了模型优选和稳定性分析,该方法具有精度适中、直接快速的优点。基于MWPLS、ECMWMLR方法得到的最优波段、最优波数组合分别为连续型、离散型的小型专用红外光谱仪器的高信噪比分光系统的设计提供重要依据,也为FTIR/ATR应用于人体血液地贫筛查指标的同时定量分析提供稳定可靠的模型。论文所提出的系统方法也能够应用到其他的光谱分析领域。
【学位授予单位】:暨南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:R556

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈华舟;光谱分析的化学计量学研究及其在土壤近红外分析中的应用[D];上海大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 彭立新;王桂文;姚辉璐;黄庶识;王一兵;陶站华;黎永青;;傅里叶变换红外光谱诊断地中海贫血症[J];分析化学;2008年10期
2 谢军;潘涛;陈洁梅;陈华舟;任小焕;;血糖近红外光谱分析的Savitzky-Golay平滑模式与偏最小二乘法因子数的联合优选[J];分析化学;2010年03期
3 夏柏杨,任芊;近红外光谱分析技术的一些数据处理方法的讨论[J];光谱实验室;2005年03期
4 胡愉华;潘涛;陈星旦;梁家杰;陈华舟;;甘蔗初压汁锤度近红外光谱分析的波段优选[J];光谱实验室;2009年01期
5 尹浩;潘涛;田佩玲;韩筠;韦相才;张清健;方俊宇;钟泉;冯华;;FTIR/ATR光谱应用于人体血液血红蛋白的快速定量分析[J];光谱实验室;2009年02期
6 任小焕;潘涛;陈洁梅;谢军;刘登飞;陈华舟;;FTIR/ATR光谱应用于甘蔗糖蜜锤度的快速测定[J];光谱实验室;2010年02期
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8 高荣强,范世福,严衍禄,赵丽丽;近红外光谱的数据预处理研究[J];光谱学与光谱分析;2004年12期
9 彭立新;王桂文;姚辉璐;黄庶识;王一兵;陶站华;黎永青;;FTIR-HATR诊断β-地中海贫血及其机理研究[J];光谱学与光谱分析;2009年05期
10 周玉球,徐湘民;中国人β地中海贫血的分子基础及产前诊断[J];国外医学.遗传学分册;1995年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 刘琳;黄杰;林文庆;益永達則;;一种低温固化的环氧树脂/碳纤维的制备及其性能研究[J];工程塑料应用;2011年02期
3 司圣柱;王丽平;董雄辎;;小波变换-主成分回归法在四组分食用色素同时测定中的应用研究[J];合肥师范学院学报;2009年06期
4 郭天永;车玉满;孙鹏;李连成;孙波;;基于偏最小二乘回归的高炉焦比影响因素分析[J];鞍钢技术;2009年05期
5 汪东军,汪夏燕;神经元网络在精馏塔控制中的应用[J];安徽化工;2000年04期
6 梁高峰;贾宏汝;谷运红;秦广雍;王卫东;;近红外光谱分析技术及其在农业研究中的应用[J];安徽农业科学;2007年29期
7 禹茜;王建湘;周杰良;张雄;;泡桐生长与土壤因子偏最小二乘回归分析[J];安徽农业科学;2008年07期
8 陈斌;蔡斌;;多组分相关分析技术在近红外检测中的应用研究[J];安徽农业科学;2008年17期
9 程子毓;陈元涛;赵耿藏;洪美花;;高压提取红景天根中红景天苷工艺研究[J];安徽农业科学;2008年19期
10 张灵帅;邢军;谷运红;王卫东;焦浈;;烟草近红外光谱分析结果影响因素综述[J];安徽农业科学;2008年21期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郑筱梅;李自林;苏苹;;全光亮化学镀镍工艺研究[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年
2 郑筱梅;杨玲;刘光兵;;镍-纳米Al_2O_3复合电镀的工艺研究[A];2003年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2003年
3 吴静珠;刘翠玲;孙晓容;;支持向量机在近红外光谱检测技术中的应用研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 王吉有;邹兆贵;刘宾;李南征;孔乐;;木糖醇的红外光谱和拉曼光谱研究[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
5 梁文杰;钟宏;何谋海;;乙氧基羰基异硫氰酸酯的合成工艺[A];中国化工学会2011年年会暨第四届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛论文集[C];2011年
6 唐偲雨;彭光宇;王晶;童华荣;王国民;刘毅;;重庆地区茶叶矿质元素产地特性研究[A];管产学研助推食品安全重庆高峰论坛——2011年中国农业工程学会农产品加工及贮藏工程分会学术年会暨全国食品科学与工程博士生学术论坛论文集[C];2011年
7 代芬;黄冠勇;洪添胜;;基于光谱技术的砂糖橘品质无损检测方法研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
8 刘洁;李小昱;王为;李培武;肖武;张军;周竹;;基于近红外光谱的板栗蛋白质检测方法研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
9 田潇瑜;彭彦昆;马世榜;徐杨;牛力钊;;利用VIS/NIR反射光谱预测并评价牛肉嫩度[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
10 田海清;王春光;吴桂芳;李建康;陈浩;;马铃薯品质可见近红外漫反射光谱检测研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈祯;基于近红外光谱分析的土壤水分信息的提取与处理[D];华中科技大学;2010年
2 颜辉;植物油的亚油酸、亚麻酸红外光谱融合和模型优化方法的研究[D];江苏大学;2010年
3 金笙;北京市节水草坪用水量预测及推广对策研究[D];北京林业大学;2011年
4 黄富荣;人体血液胆固醇、甘油三酯近红外光谱无试剂分析方法研究[D];暨南大学;2010年
5 郑光辉;江苏部分地区土壤属性高光谱定量估算研究[D];南京大学;2011年
6 高杰;基于过渡金属的超分子光化学传感器识别生物功能性检测物[D];华东理工大学;2010年
7 周灵初;红柱石的浮选分离技术及机理研究[D];武汉科技大学;2010年
8 高利坤;细粒难选金红石矿分步浮选工艺及理论研究[D];昆明理工大学;2009年
9 郭俊先;基于高光谱成像技术的棉花杂质检测方法的研究[D];浙江大学;2011年
10 邵咏妮;水稻生长生理特征信息快速无损获取技术的研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李硕;基于Vis/NIR光谱不同粒径下土壤碳氮的预测研究[D];华中农业大学;2010年
2 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
3 胡红;矿区植物胁迫作用与遥感信息提取[D];山东科技大学;2010年
4 何文;近红外漫反射光谱结合PLS-ANN算法对药物有效成分的定量分析测定[D];郑州大学;2010年
5 马江雁;锰氧化物改性沸石(MOCZ)对罗丹明B和4-氯苯酚的吸附研究[D];郑州大学;2010年
6 陶丘博;化学计量学在多组分分析同时测定中的应用[D];郑州大学;2010年
7 王晓东;基于红外吸收型CO_2浓度分析仪设计[D];郑州大学;2010年
8 王宁;PA66/RCT/rPET/滑石粉复合材料的研究[D];郑州大学;2010年
9 李响;油品调和优化问题的研究[D];大连理工大学;2010年
10 李辉;单胃动物仿生消化系统(SDS-Ⅰ)测定鸭饲料代谢能值的精度、变异因素及可加性研究[D];安徽农业大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 褚小立;许育鹏;陆婉珍;;用于近红外光谱分析的化学计量学方法研究与应用进展[J];分析化学;2008年05期
2 谢军;潘涛;陈洁梅;陈华舟;任小焕;;血糖近红外光谱分析的Savitzky-Golay平滑模式与偏最小二乘法因子数的联合优选[J];分析化学;2010年03期
3 夏柏杨,任芊;近红外光谱分析技术的一些数据处理方法的讨论[J];光谱实验室;2005年03期
4 胡愉华;潘涛;陈星旦;梁家杰;陈华舟;;甘蔗初压汁锤度近红外光谱分析的波段优选[J];光谱实验室;2009年01期
5 尹浩;潘涛;田佩玲;韩筠;韦相才;张清健;方俊宇;钟泉;冯华;;FTIR/ATR光谱应用于人体血液血红蛋白的快速定量分析[J];光谱实验室;2009年02期
6 刘登飞;潘涛;陈洁梅;谢军;任小焕;陈华舟;;甘蔗清糖浆锤度近红外光谱分析的模型优化[J];光谱实验室;2010年02期
7 徐广通,袁洪福,陆婉珍;现代近红外光谱技术及应用进展[J];光谱学与光谱分析;2000年02期
8 郑咏梅,张铁强,张军,陈星旦,申铉国;平滑、导数、基线校正对近红外光谱PLS定量分析的影响研究[J];光谱学与光谱分析;2004年12期
9 高荣强,范世福,严衍禄,赵丽丽;近红外光谱的数据预处理研究[J];光谱学与光谱分析;2004年12期
10 陈洁梅;潘涛;陈星旦;;二阶导数光谱预处理在用FTIR/ATR方法定量测定葡萄糖-6-磷酸和果糖-6-磷酸中的应用[J];光学精密工程;2006年01期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 司圣柱;小波变换方法及其在化学中的应用[J];安徽教育学院学报;2004年03期
2 张军,郑咏梅,王芳荣,陈星旦;谷物近红外光谱分析中常用数据处理方法讨论[J];吉林大学学报(信息科学版);2003年01期
3 田鸾英,高武红,谢雨芳,易烈致,孙彦香;应用血液学指标诊断新生儿地中海贫血[J];中国当代儿科杂志;2005年01期
4 闵顺耕,谢秀娟,周学秋,李力,严衍禄;近红外漫反射光谱的小波变换滤波[J];分析化学;1998年01期
5 吴军,白琪林,苏胜宝,陈绍江,孟庆翔,严衍禄;近红外反射光谱法分析玉米秸秆纤维素含量的研究[J];分析化学;2005年10期
6 范世福;;近红外光谱技术的复兴和发展[J];分析仪器;1991年03期
7 朱才;金香哲;郭庆江;黄瑞海;;应用固定波长近红外光谱仪测定玉米淀粉含量[J];分析仪器;1993年04期
8 尹浩;潘涛;田佩玲;韩筠;韦相才;张清健;方俊宇;钟泉;冯华;;FTIR/ATR光谱应用于人体血液血红蛋白的快速定量分析[J];光谱实验室;2009年02期
9 景茂,严衍禄,刘广田;付里叶变换近红外漫反射光谱法测定小麦单籽粒中蛋白质含量[J];光谱学与光谱分析;1991年03期
10 王多加,周向阳,金同铭,胡祥娜,钟娇娥,吴启堂;近红外光谱检测技术在农业和食品分析上的应用[J];光谱学与光谱分析;2004年04期
【相似文献】
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2 顾海;;城镇居民医疗顾客满意度指数的实证研究[J];南京社会科学;2008年03期
3 ;信息速递[J];家庭医学;2004年03期
4 黄倩倩;潘瑞乐;魏建和;吴严巍;张录达;;近红外漫反射光谱法测定黄芩中总黄酮及黄芩苷的含量[J];光谱学与光谱分析;2009年09期
5 季海涛,张万年,周有骏,吕加国,朱驹,李科,陈卫平,刘宁;烯丙胺和苄胺类抗真菌药物比较分子力场分析(CoMFA)的研究[J];药学学报;1998年03期
6 马亮亮;田富鹏;;基于ARCH族模型的海西州地区呼吸道感染发病情况研究[J];中国卫生统计;2011年03期
7 张岩波,何大卫;对数线性模型的最优模型筛选策略[J];中国卫生统计;1996年06期
8 周旻;王天志;叶利明;陈聪;黄果;吴严巍;;近红外漫反射光谱法测定川产黄柏中小檗碱含量[J];光谱学与光谱分析;2007年08期
9 叶利明;周旻;张浩;陈雏;李章万;陈聪;王颜萍;;近红外漫反射光谱法测定川西高原产沙棘中异鼠李素含量[J];光谱学与光谱分析;2008年02期
10 吴慧飞;孟立凡;高晓剑;高建中;;血糖浓度无创监测的建模与预测[J];电子测试;2010年01期
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1 黎静;薛龙;刘木华;;基于OSC/PLS法识别被不同浓度农药污染水果的初步研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
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3 黄德春;高敏;刘炳胜;;中国区域创新能力评价及变化趋势系统分析——基于PLS路径模型的实证研究[A];第六届(2011)中国管理学年会——技术与创新管理分会场论文集[C];2011年
4 ;A Nonlinear Robust Partial Least Squares Method with Application[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年
5 汤俊;;信息安全的经济学研究模型[A];第十九次全国计算机安全学术交流会论文集[C];2004年
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7 晋伟红;张敏;邹晓荣;陈新军;贾涛;;基于PLS的东南太平洋智利竹筴鱼渔场与海洋环境关系研究[A];2010年中国水产学会学术年会论文摘要集[C];2011年
8 张海红;张淑娟;介邓飞;赵华民;;基于PCR和PLS的沙棘汁品种近红外光谱研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
9 许碧云;胡娅莉;张春延;张建伟;刘启兰;岳慧;茹彤;许争峰;朱瑞芳;张颖;仲晓玲;吴青梅;;孕中期唐氏综合征筛查母血清标志物MoM标化方法[A];遗传学进步与人口健康高峰论坛论文集[C];2007年
10 刘燕德;;动态在线赣南脐橙可溶性固形物检测模型优化研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会(CSAE 2011)论文摘要集[C];2011年
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1 自治区交通厅养路费征稽处 程爱娟;应用“神经网络模型”预测妇女的平均工资水平[N];新疆科技报(汉);2000年
2 何雪锋;企业最优采购批量决策[N];财会信报;2006年
3 中辰期货研究中心执笔:王飞;期指推出前股指上涨可能性较大[N];上海证券报;2007年
4 本报记者 刘兵;城域网造就瑞通[N];计算机世界;2002年
5 记者 刘海英;细胞信号传导通路最优模型出炉[N];科技日报;2010年
6 记者 王帆;滇籍科学家论著首登《科学》[N];昆明日报;2010年
7 本报记者 董军;三星 LG“刷屏” 中小屏市场生变[N];中国经营报;2010年
8 本报美国特约作者 Andriy Cole(硅谷资深投资分析师);我在美国打探iPad2[N];电脑报;2011年
9 崔力一;信用证项下索汇方式(30)[N];国际商报;2002年
10 田阳;北京实现泥石流灾害实时预报[N];科技日报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 尹浩;地中海贫血筛查指标的FTIR/ATR光谱分析方法研究[D];暨南大学;2010年
2 谢军;血清葡萄糖总胆固醇的FTIR/ATR光谱分析[D];暨南大学;2011年
3 高辉;几类常用非线性回归分析中最优模型的构建与SAS智能化实现[D];中国人民解放军军事医学科学院;2012年
4 陈华舟;光谱分析的化学计量学研究及其在土壤近红外分析中的应用[D];上海大学;2011年
5 刘飞;基于光谱和多光谱成像技术的油菜生命信息快速无损检测机理和方法研究[D];浙江大学;2011年
6 郭建校;改进的高维非线性PLS回归方法及应用研究[D];天津大学;2010年
7 鲍一丹;番茄病害早期快速诊断与生理信息快速检测方法研究[D];浙江大学;2013年
8 陈兰珍;蜂蜜品质近红外光谱评价技术研究[D];中国农业科学院;2010年
9 赵富强;基于PLS路径模型的顾客满意度测评研究[D];天津大学;2010年
10 郭伟良;近红外光谱分析技术在发酵工艺中的应用研究[D];吉林大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴灵玲;基于FTIR/ATR光谱的人体全血HGB的无试剂分析[D];暨南大学;2011年
2 任小焕;FTIR/ATR光谱应用于甘蔗清糖浆糖蜜的快速定量分析[D];暨南大学;2010年
3 纪强;FTIR/ATR光谱应用于甘蔗制糖废水COD的定量分析[D];暨南大学;2011年
4 何文;近红外漫反射光谱结合PLS-ANN算法对药物有效成分的定量分析测定[D];郑州大学;2010年
5 张羽;PLS及其改进方法在轧制过程故障诊断中的应用研究[D];东北大学;2009年
6 吕忠楷;含多个潜变量的PLS-SEM建模研究[D];新疆大学;2011年
7 黄爱华;基于交流调速系统最优模式控制机理及实验研究[D];广东工业大学;2002年
8 刘便霞;PLS校正集对FT-IR光谱定量分析精度的影响[D];中国科学技术大学;2011年
9 蒋国强;人体血糖NIR光谱分析的波长选择与稳定性[D];暨南大学;2011年
10 李世君;流动注射化学发光及其结合PLS在药物分析中的应用[D];郑州大学;2011年
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