第36卷，第9期 2016年9月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
动态光谱信号质量的评估与筛选
Vol. 36,No. 9,pp3020-3025
September, 2016
李钢"，付志刚，关洋"，林凌"，李刚"，赵静4，毕平1.3+
1，天津医科大学生物医学工程与技术学院，天津
300070
2，中国人民解政军254医院体检中心，天津300142
3，精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津大学，天津市生物医学
检测技术与仪器重点实验室，天津300072
4，天津中医药大学中医药工程学院，天津300193
摘要近红外光谱分析作为一种无损、实时、连续检测的方法，为血液成分无创检测提供了思路。为了保证采集到的光谱数据的准确性和可靠性，本文通过动态光谱脉搏波时域有效单沿数和频域品质因数Q值相结合的方法对405例采集的样本进行了评估，别除异常的样本，筛选出218例可靠样本。对筛选出的218例样本和对照组的218例样本的动态光谱数据与相应的被测对象的血红蛋白浓度值进行了建模分析，每组选取200例样本作为校正集，18例样本作为预测集，有效单数和Q值联合筛选的实验组的预测准确率达到 93.8%，有效单沿数或Q值单一评估的两个对照组的预测准确率分别为65.6%和67.7%，未经过筛选的三个对照组的预测准确率分别为53.7%，33.3%，42.6%；实验组的预测平均相对误差为0.0675，单一评估的两个对照组分别为0.0723和0.0722，随机选取的对照组分别为0.0823，0.0789，0.0828，较其他各组相比为最小。结果表明时域频域联合法对光谱数据样本筛选具有可靠性和有效性，这将为动态光谱的无创检测的精准性研究提供了方法，
关键词动态光谱；质量评价；Q值；有效单沿数
中图分类号：TH74
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn, 10000593(2016)09-302006
脉搏波描记技术进行血液成分的无创测量，根据不同波长下各类血液成分吸收率的差异反映血液中血红蛋白、碳氧血红蛋白，血氧等成分的信息，利用脉搏波的峰峰值来计算这些
血液成分无创检测一直以来都是国内外研究的热点和重点之一，能让患者少出血甚至不出血，少感染，少疼痛进行医学常规检测，在医学上具有重大意义。在无创血液成分分析的研究方面，到目前为止，除了血氧、血红蛋白的检测以外，还没有进人临床使用的其他血液成分无创检测仪器的出现。近红外光谱分析作为一种无损、实时、连续检测的方法，为血液成分无创检测提供了思路。Jeon等1采用五个波长的发光管阵列作为光源来采集不同波长下的光电容积脉搏博波，并对计算血红蛋白浓度的算法及波长的选择进行了详细的研究。Aldrich等2}使用发光管测量光电容积脉搏波的同时利用超声微测距仪测量直接光程的变化，并用来校正单纯血液光谱中光程差异，实验初步验证了该方法在无创血红蛋白检测上的可行性。Kraitl等采用可见光与近红外光谱和容积
收稿日期：2015-08-31，修订日期：2015-12-26
参数。国内李刚[4-5]于2004年提出基于光电容积脉搏波动态光谱理论，理论上可减小近红外无创血液分析中个体差异以及在体测量中皮肤、毛发、肌肉、骨骼等静态组织带来的光谱影响，目前课题组已在信号传感、动态光谱提取、信号处理与建模分析等信噪比提高方面做了较为系统地研究，取得了较多的成果[6-7]，在光谱数据大样本量的采集中，由于人为、环境等因素将造成采集对象和采集过程的不确定性，获得的动态光谱数据质量参差不齐，这将给后续的数据建模分析的稳定性、可靠性及精度造成影响，因此对样本进行评估、筛选，保证数据的可靠性，准确性是实现建模分析的前提，是光谱分析的关键。针对这一问题，提出了采用脉搏波时域的有效单沿数和频域的基波品质因数Q值联合评估法对样本质量进行筛选，并通过筛选出样本和对照组样本的建
基金项目：青年科学基金项目(81202643)和天津市应用基础及前沿技术研究计划重点项目(14JCZDC33100)资助
e-mail; 1062927194@qq- com
作者简介：李钢，1990年生，天津医科大学生物医学工程与技术学院硕士研究生
>通讯联系人
e-mail:biping63@126.com