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支持向量回归在人体血红蛋白无创检测中的应用
  • ISSN号:0253-3820
  • 期刊名称:《分析化学》
  • 时间:0
  • 分类:TP181[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
  • 作者机构:[1]中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130000, [2]中国科学院大学,北京100049, [3]吉林大学第一医院肿瘤中心,长春130021
  • 相关基金:国家高技术研究发展计划(863计划)(No.2012AA022602);国家自然科学基金(Nos.61308067,61475155);吉林省科技发展计划项目(No.20140204078GX);应用光学国家重点实验室基金资助项目
中文摘要:

采用线性渐变滤光片(Linear variable filter,LVF),优化设计高性能、便携式的人体血液成分近红外检测设备,研究了支持向量回归(Support vector regression,SVR)模型对人体血红蛋白(Hemoglobin,Hb)的预测能力及稳定性,以实现贫血疾病的无创诊断。无创采集100位志愿者食指前端光谱信息并划分定标集、验证集1和2。应用网格搜索方法优选惩罚参数与核函数参数c=5.28,g=0.33,用以建立稳健的SVR模型。随后,分别对验证集1和2中Hb水平进行定量分析。实验结果表明:预测标准偏差(RMSEP)分别为10.20 g/L和10.85 g/L,相对预测标准偏差(R-RMSEP)为6.85%和7.48%,测量精度较高且SVR模型对不同样品的适应性较强,基本满足临床检测要求。基于SVR算法自行设计的LVF型近红外光谱检测设备在贫血症的无创诊断中有着良好的应用前景。

英文摘要:

To facilitate noninvasive diagnosis of anemia,high-performance and portable near infrared( NIR)spectrometer for human blood constituents was designed and fabricated based on linear variable filter( LVF).Meanwhile,the performance of support vector regression( SVR) model for quantitative analysis of human hemoglobin( Hb) was investigated. Spectral data were collected noninvasively from 100 volunteers by selfdesigned LVF-NIR spectrometer,then divided into calibration set,validation set 1 and 2. To establish a robust SVR model,grid search method was applied to optimize the penalty parameter and kernel function parameter c = 5. 28,g = 0. 33. Then,Hb levels in the validation 1 and 2 sets were quantitatively analyzed.The results showed that the root mean square error of prediction( RMSEP) were 10. 20 g/L and 10. 85 g/L,respectively,and the relative RMSEP( R-RMSEP) were 6. 85% and 7. 48%,respectively. The results indicated that the SVR model had high prediction accuracy to Hb level and adaptability to different samples,and could satisfy the requirements of clinical measurement. Based on the SVR algorithm,the self-designed LVF-NIR spectrometer has a wide application prospect in the field of non-invasive anemia diagnosis.

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期刊信息
  • 《分析化学》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院长春应用化学研究所
  • 主编:杨秀荣
  • 地址:长春市人民大街5625号
  • 邮编:130022
  • 邮箱:fxhx@ciac.ac.cn
  • 电话:0431-85262017
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-3820
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1125/O6
  • 邮发代号:12-6
  • 获奖情况:
  • 1999获首届国家期刊奖,2000年获中国科学院优秀期刊特别奖,2001年入选中国期刊方阵“双高”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国乌利希期刊指南,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:52455