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应用光程校正空间法提升近红外无创生化分析模型性能被引量：3: 2013年; 由于采用血流容积差光谱相减法进行近红外无创生化分析得到的样品光谱光程不定,很难得到高性能的定标模型,本文提出采用光程校正空间法来消除光程差异,提升定标模型性能。首先,介绍了净信号分析的原理和校正空间的获取方法;根据血流容积差光谱相减法的特点,提出了采用光程校正空间获取待测组分净信号的方法。然后,以含葡萄糖的脂肪乳溶液为例,通过光程校正空间获取葡萄糖净信号,建立定标模型。实验结果表明:相比没有处理光程直接建立的定标模型,采用光程校正空间后所建立的模型相关系数(R)从0.978 1提升到0.997 7,定标均方根偏差(RMSEC)从77.52mg/dL下降到25.02mg/dL,交叉验证均方根偏差(RMSECV)从93.01mg/dL下降到68.22mg/dL。结果显示,采用光程校正空间的净信号分析能够有效抑制光程差异对定标模型的影响,为血流容积差光谱相减法的实际应用奠定了基础。; 高洪智卢启鹏丁海泉陈思唯; 关键词：近红外光谱

经验模态分解法在近红外无创血红蛋白检测中的应用研究被引量：5: 2013年; 为提高近红外血红蛋白预测模型的稳健性,分别应用Savitzky-Golay平滑、移动窗口平滑以及经验模态分解(EMD)方法对原始光谱进行去噪处理,以提高数据信噪比。采集了81例临床志愿者的手指指端血流容积脉搏波光谱数据,同时获取相应的血红蛋白浓度值临床化验结果。剔除异常样品,确定78例样品为研究对象,建立反向传播神经网络(BP-ANN)定量分析模型并预测。结果表明,经EMD处理后的模型预测效果最优,预测相关系数由0.74提高至0.87,误差均方根由12.85g.L-1减小至8.08g.L-1。实验证明应用EMD方法能够获得高信噪比的容积脉搏信号,提高血红蛋白浓度预测模型的准确性,有利于推动近红外无创血红蛋白检测技术的进一步发展。; 樊奕辰卢启鹏丁海泉高洪智陈星旦; 关键词：近红外光谱血红蛋白浓度经验模态分解无创检测

自适应滤波在近红外无创生化分析中的应用被引量：13: 2012年; 提出用血流容积差光谱相减法来消除近红外无创生化分析中组织背景的干扰。为提高光谱相减中所需获得的脉搏波近红外光谱信号的信噪比,研究了自适应滤波处理方法。介绍了最小均方算法(LMS)自适应滤波的基本原理,在此基础上提出了一种适用于处理本实验脉搏波光谱信号的自适应滤波方法;采用实验室自行研制的16元近红外脉搏波采集系统,获得人体脉搏波光谱信号;最后,利用提出的自适应滤波方法处理脉搏波光谱信号并分析其滤波效果。结果表明,利用该方法处理采集的脉搏波信号,可使血流容积光谱相减后血液光谱吸光度噪声由800μAU降低至12μAU,相邻波长的脉搏波相关系数由0.994 0提高至0.999 9。分析结果说明该自适应滤波方法可以有效地应用于近红外无创生化分析中。; 卢启鹏陈丛彭忠琦; 关键词：自适应滤波最小均方算法脉搏波近红外光谱

光谱相减方法用于无创生化检测中背景扣除实验研究被引量：1: 2012年; 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(Rc)为0.476,交叉检验标准差(RMSECV)为437mg·dL-1;处理后Rc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。; 丁海泉卢启鹏高洪智; 关键词：近红外光谱

利用人体组织液进行近红外无创血糖测量被引量：21: 2013年; 提出了一种利用人体皮肤组织液进行近红外无创血糖检测的新方法。通过细化人体表层皮肤组织模型,将真皮层上层含有少量血液的乳突层与真皮层下层区分开,并与表皮层共同作为探测对象;选择人体表皮层较厚的腕曲侧部作为检测部位;在此基础上利用蒙特卡罗方法计算了1680nm(葡萄糖倍频吸收峰)近红外光在人体腕曲侧部皮肤组织模型中的平均最大穿透深度、主要吸收区域、平均光程、出射能量、各层皮肤组织吸收能量占比。结果显示,当光源到探测器探头距离为0.6mm时,真皮层和角质层吸收的能量较少,光程适中,平均探测深度、主要吸收位置均位于乳突层中,因而此距离为最佳距离,并设计了光纤探头。通过以上方式避开了富含血液的真皮层下层的干扰,获取了表皮层和乳突层中组织液的光谱信息,有利于血糖的近红外无创测量,为后续工作提供了理论依据。; 吴春阳卢启鹏丁海泉高洪智; 关键词：医用光学蒙特卡罗组织液

基于NLMS自适应滤波的近红外光谱去噪处理方法研究被引量：26: 2012年; 为了去除直接采集的近红外(NIR)光谱中含有的噪声,将归一化最小均方(NLMS)自适应滤波方法引入到NIR光谱去噪领域中。以51份土壤样品的NIR光谱为研究对象,探讨NLMS自适应滤波方法在NIR光谱预处理中的应用,并将处理后的结果与土壤中有机质的含量相关联,建立模型。结果表明,通过NLMS自适应滤波去噪后的光谱,预测集的相关系数r由处理前的0.8284提高至0.9654,预测均方根误差(RMSEP)由处理前的0.3385降至0.1606。由此可见,NLMS自适应滤波对NIR光谱的去噪有显著效果,可以有效地提高光谱的分析精度和模型的稳健性,为NIR光谱的预处理提供了一种新方法。; 陈丛卢启鹏彭忠琦; 关键词：光谱学相关系数去噪

近红外光谱无创生化检测中不定光程对模型精度的影响研究被引量：7: 2012年; 利用近红外血流容积光谱相减方法无创伤定量分析人体血液生化成分时,获得的在体血液光谱对应的样品光程是不确定的。为研究样品间的光程差异对定标模型预测精度的影响,配制了30份模拟血清样品,利用可变光程样品池,采用傅里叶光谱仪分别测量了相同光程和不定光程两组样品的近红外光谱。以分析血清白蛋白成分为例,对两组样品的定标模型精度进行比较,结果显示不定光程组的模型精度与相同光程组的模型精度相比明显下降,交叉检验标准差(RMSECV)由110.0mg/dL增大至156.0mg/dL。采用多元散射校正算法对上述光谱数据校正后,RMSECV降低至98.1mg/dL。对比分析处理前后两组模型的精度,证实了采用适当的预处理方法能够有效校正不定光程引起的光谱误差,提高模型预测精度。; 丁海泉卢启鹏陈星旦; 关键词：光谱学近红外光谱

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应用光学国家重点实验室开放基金(Y1Q03FQ113)