第31卷，第2期 2011年2月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.31,No.2pp469-472 February,2011
小波变换提高动态光谱法血液成分无创检测的精度
颖1，3，张宝菊3
李刚1，门剑龙1.2，孙兆敏"，王慧泉1，林凌，悠
1.天律大学，精密测试技术及仪器国家重点实验室，天律300072 2.天津送科大学，总医院检验科，天津300052
3.天津师范大学，物理与电子信息学院，天津300387
摘要光讲采集过程中的各种时变噪声影响了动态光讲法血液成分无创检测定量校正模型的精度。该文采用小波变换法，在脉摄频段内对指端投射光谱的时域吸光度波形聚焦，提高了动态光谱数据的信噪比和血液成分含量定量校正模型的精度。对间一个体连续采集10次光谐数据，引人小波变换去噪后动态光谱数据的平均相关系数r自0.9796提升至0.9903，对110名志愿者进行血常规体检和指端透射光谱采集，建立动态光谱数据与血糖浓度生化分析值之间的神经网络模型，在引人小波变换去噪后，预测集相关系数自 0.6774提升至0.8468，平均相对误差自15.8%下降至5.3%。实验表明，引人小波变换可以有效地去除动态光谐数据中的噪声，提高定量校正模型的精度，推动了动态光谱法尤创血液成分检测的发展。
小波变换；动态光谱；血液成分；无创检测；精度
关键调
中图分类号：0657.3
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j.issn. 1000-0593(2011)02-0469-04
值之间的神经网络模型，结果表明，引入小波变换可以有效的改善动态光诺数据的质量，增加模型的样本融人量，有利于提高血液成分分析的预测精度和模型的稳定性。
血液成分无创检测作为-一种临床急需的技术已成为目前
生物医学领域研究的热点，近红外光谱结合多变量分析的方法由于其快速、无创、定量等特点被视为最其发展前景的血液成分无创检测技术之一[1.汀。国内外许多学者在此方面做出了积极的探紧和研究，但该方法仍面临着诸多技术向题，其中个体差异和测量条件的影响是阻碍其进入临床应用的突出技术关键(3)，2004年争刚等[4-5)提出的动态光谱理论，从原理上解决了上述问题，并在相应的数据处理方法和测配精度方面做了较系统的研究，取得了一定的成果16.7)。
动态光谱理论认为脉搏是平稳的周期信号且个体差异、测量条件等的影响是时域均匀的。但在光谱采集过程中，被测者的抖动、采集系统的噪声等都可能引人时变的噪声，影响了定量校正模型的精度。小波变换以其良好的时频域局部化特性和多分辨率分析能力，被广泛应用于光谱分析领或。本文利用小波变换多分辨率的特点，通过对各波长时域吸光度波形1Hz左右细节的聚焦，使信号能量集中在脉博频段内。对比引人小波变换前后同一个体动态光谱数据的相关性；并建立110名志虑者动态光谱数据与血糖浓度生化分析
收稿日期：2010-05-12，修订日期：2010-09-27
1.1
原理与方法
动态光谱法的原理
动态光谱法是基于光电脉搏波原理。认为动脉血液充盈
最低时，动脉血液所吸收的光强最弱，此时的出射光强最大（I），可视为动脉血液脉动部分的入射光强Io；动脉血液充盈最高时，光强被动脉脉动部分吸收最大，此时的出射光强圾弱（I），可视为动脉血液脉动部分的出射光强I。记录各波长脉搏波时域内变化波形的峰值，即动脉充盘至最大与收缩至小时吸光度的差值，则该差值理论上只与动脉血液组成成分有关，因而消除了个体差异和测量条件对光谱的影响。根据朗波-比尔定律，对脉动血液层有
aded=lnba)
1()
= InPa In m= A* Frex
(1)
式中α’为波长为入的单色光消光系数，A"为脉动动脉血液在
基金项目：国家自然科学基金项日（60674111，30973964)资助
作者简介：李刚，1959年生，天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室教授
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