6第禁2集 2012年9月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.32,No.9,pp23472350 September，2012
光谱相减方法用于无创生化检测中背景扣除实验研究
丁海泉，卢启鹏，，高洪智
中国科学院长春光学精密机核与物理研究所，应用光学国家重点实验室，吉林长春130033
摘要在近红外光谱无创生化检测中，血流容积光谱相减方法在理论上可以消除组织背景等干扰因素，提取出血液的有效光谱信息。为论证血流容积光谱相减方法有效性，设计了相应的模拟实验。采用生物分子水溶液模拟血清样品，不同吸收特性的滤光片模拟组织背景干扰，可变厚度样品池模拟血流容积变化。比较了光谱相减方法处理前后的模型精度，处理前模型定标相关系数(R。)为0.476，交叉检验标准差（RMSECV) 为437mgdL-"；处理后R，达到0.977，RMSECV降至301mg·dL-1。实验结果表明血流容积光谱相减
方法能够较好抑制或扣除组织背景干扰，大幅度提高模型预测精度关键调近红外光谱；光谱相减方法；无创生化检测；模拟血清
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2012)09234704
中图分类号：O433.4：
文献标识码：A
流容积光谱相减方法对背景干扰的校正效果。通过比较光谱
引言
血液生化指标含量真实地反映人体新陈代谢的情况，是评价健康状况的重要信息。现有临床生化检测方法需要从静脉或手指取血，属有创检测，疼痛且易感染，检测成本高，更重要的是难以实时监测。因此，一种快速、无创伤的生化检测方法一直为人们所期盼。
在众多无创伤生化检测研究方法1-3中，近红外光谱方法凭借优秀的无损分析能力被认为是最有潜力的方法之_[4,5]，近年来研究报道较多[-12]，但目前无创伤检测精度还远未达到临床要求3]，--个主要原因在于：人体皮肤、肌肉等组织背景吸收很强，光谱重叠严重，影响分析结果。为此，本小组的陈星且等经过理论分析，提出了血流容积光谱相减方法H)。即通过对不同血流容积下测得的两幅人体光谱做差分，提取出只反映血液信息的光谱信号，有效解决组织背景干扰等问题，在此基础上应用光谱分析技术可实现血液生化指标的无创伤检测。
本工作拟通过实验分析论证血流容积光谱相减方法的有效性。利用葡萄糖、白蛋白、尿素等生物分子的水溶液模拟 30份人体血清样品，利用30个吸收特性各异的滤光片模批人体组织背景干扰，利用可变厚度样品池模拟人体血流容积变化。研究组织背景对定标模型精度的影响，并重点讨论血
收稿日期：2012-03-26，修订日期：2012-06-20
相减方法消除组织背景干扰前后的模型精度，考察该方法的有效性。
1实验部分
1.1仪器及测试条件
实验使用尼高力6700型里叶变换光谱仪，搭配TE制冷的InGaAs探测器，光谱采集范围为10000～4000cm-"；光谱分辨率为4cm-"，每扫描32次平均获得一幅光谱；室温控制在(25士1)C，采用高精度可变厚度样品池模拟血流
容积变化，精度0.001mm。 1.2模拟溶液制备
采用葡葡糖、牛血清白蛋白(BSA)、三乙酸甘油酯、尿素和丙氮酸共五种成分的水溶液模拟人体血清溶液，溶剂为蒸馏水。五种主要成分浓度由计算机随机生成，浓度配比均在正常水平范围。同时对各组分浓度值之间的相关性进行了控制，最终配制出30份人体血清模拟样品，各成分化学值分
布如表1所示。 1.3光谱收集
为实现光谱相减，设计了两组样品厚度。第一组所有待测样品厚度均为1mm；第二组厚度均为0.5mm。
样品光谱采集过程如下，全程均以空气为背景。测量1
基金项目：国家自然科学基金项目（60938002)，应用光学国家重点实验室开放基金项目（Y1Q03FQ113)和中国科学院知识创新工程领域前
潜资助项目（Y00232Q100）资助
作者简介：丁海泉，1982年生，中国科学院长春光学精密机与物理研究所助理研究员
*通讯联系人
万方数据
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e-mail; haiquan_ding@163, com