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净信号预处理结合径向基偏最小二乘回归在血糖无创检测中的应用
  • ISSN号:1000-0593
  • 期刊名称:《光谱学与光谱分析》
  • 时间:0
  • 分类:O657.3[理学—分析化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,精密光机电一体化技术教育部重点实验室,北京 100191
  • 相关基金:长江学者和创新团队发展计划项目(IRT0705)和北京航空航天大学蓝天新星项目资助
中文摘要:

为了提高人体血糖近红外光谱定量分析模型的预测精度,结合净信号预处理(NAP)算法和径向基偏最小二乘(RBFPLS)回归建立了一种适合于人体血糖测量的非线性建模方法NAP-RBFPLS。本文首先利用NAP对近红外光谱进行预处理来有效地提取原始光谱中仅与葡萄糖信号相关的光谱信息,从而有效地减弱了人体血液中水、白蛋白、血红蛋白、脂肪等成分的吸收干扰以及人体体温的变化、测量仪器本身的漂移、测量环境的变化和测量条件的变化引起的干扰因素与血糖变化的偶然相关问题;然后把净信号预处理后的近红外光谱数据通过RBFPLS建立了非线性定量分析模型来解决由于人体强散射引起的血糖浓度与近红外光谱之间的非线性关系,并与偏最小二乘(PLS)、基于净信号预处理的偏最小二乘(NAP-PLS)和RBF-PLS这三种建模方法建立的定量分析模型进行了对比分析。实验结果表明,这两种方法相结合建立的非线性校正模型对预测集的预测精度有了很大的提高,这将对人体血糖浓度无创检测技术的研究具有实际应用价值。

英文摘要:

In order to improve the prediction accuracy of quantitative analysis model in the near-infrared spectroscopy of blood glucose ,this paper ,by combining net analyte preprocessing (NAP) algorithm and radial basis functions partial least squares (RBFPLS) regression ,builds a nonlinear model building method which is suitable for glucose measurement of human ,named as NAP-RBFPLS .First ,NAP is used to pre-process the near-infrared spectroscopy of blood glucose ,in order to effectively extract the information which only relates to glucose signal from the original near-infrared spectra ,so that it could effectively weaken the occasional correlation problems of the glucose changes and the interference factors which are caused by the absorption of water , albumin ,hemoglobin ,fat and other components of the blood in human body ,the change of temperature of human body ,the drift of measuring instruments ,the changes of measuring environment ,and the changes of measuring conditions ;and then a nonlinear quantitative analysis model is built with the near-infrared spectroscopy data after NAP ,in order to solve the nonlinear relation-ship between glucose concentrations and near-infrared spectroscopy which is caused by body strong scattering .In this paper ,the new method is compared with other three quantitative analysis models building on partial least squares (PLS) ,net analyte prepro-cessing partial least squares(NAP-PLS) and RBFPLS respectively .At last ,the experimental results show that the nonlinear cal-ibration model ,developed by combining NAP algorithm and RBFPLS regression ,which was put forward in this paper ,greatly improves the prediction accuracy of prediction sets ,and what has been proved in this paper is that the nonlinear model building method will produce practical applications for the research of non-invasive detection techniques on human glucose concentrations .

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期刊信息
  • 《光谱学与光谱分析》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国光学学会
  • 主编:高松
  • 地址:北京海淀区魏公村学院南路76号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:chngpxygpfx@vip.sina.com
  • 电话:010-62181070
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0593
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2200/O4
  • 邮发代号:82-68
  • 获奖情况:
  • 1992年北京出版局编辑质量奖,1996年中国科协优秀科技期刊奖,1997-2000获中国科协择优支持基础性高科技学术期刊奖
  • 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,美国生物医学检索系统,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,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:40642