應(yīng)用紅外光譜和化學(xué)計(jì)量學(xué)進(jìn)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(shù)（Fourier Transform Infrared Spectroscopy-Attenuated Total Refraction，ATR-FTIR）結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)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(jī)森林（Random Forest，RF）等波段選擇方法，對樣本的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行變量提取和壓縮；建立了目標(biāo)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(jī)（least square support vector machines

3、，LSSVM）模型；模型性能以多種評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了考察。本研究為紅外光譜在疾病標(biāo)志物和中藥重金屬快速檢測等方面提供了方法學(xué)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(jié)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(guān)系數(shù)（R）、

4、預(yù)測均方根誤差（RMSEP）、平均相對誤差（MRE）、預(yù)測準(zhǔn)確率（Acc）、靈敏度（Sens）、特異性（Spec）為指標(biāo)，評價(jià)模型性能，優(yōu)選建模波段。結(jié)果顯示：對Phe模型，光譜經(jīng)導(dǎo)數(shù)變換及隨機(jī)森林壓縮波段后，采用最小二乘支持向量機(jī)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