[發明專利]多元線性回歸擬合獲得真實的細胞拉曼光譜的方法

有效

• 申請號: 201410085809.9
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103901014A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 鐘麗云;蘇欣;方少寅;呂曉旭
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 宣國華;高文龍

技術領域

本發明涉及細胞光學測量領域，具體是指多元線性回歸擬合獲得真實的細胞拉曼光譜的方法。

背景技術

拉曼光譜能夠定量分析細胞的組成和組成結構，提供了大量關于組成細胞的蛋白質、核酸、脂質、糖原等大量生物大分子的信息，而且可以在不損傷細胞的條件下實時動態監控細胞分子結構變化。然后，在進行細胞拉曼光譜測量時，背景噪聲特別是熒光背景噪聲非常大。如何有效消除熒光背聲，一直是拉曼光譜應用研究中需要解決的難點問題之一。目前消除細胞拉曼熒光背景的方法包括：最小二乘法算法、多項式擬合算法和非對稱的最小二乘法算法。上述方法利用細胞拉曼光譜的強度分布輪廓，結合光譜特征進行其熒光背景擬合，經過驗證，利用上述方法得到的細胞拉曼光譜差別比較大，說明目前的熒光背景估算方法存在較大誤差。

發明內容

本發明的目的是提供多元線性回歸擬合獲得真實的細胞拉曼光譜的方法，該方法操作簡單，并且能夠得到真實的細胞拉曼光譜。

本發明的上述目的通過如下技術方案來實現的：多元線性回歸擬合獲得真實的細胞拉曼光譜的方法，包括如下步驟：

(1)獲取細胞的原始拉曼光譜；

(2)對原始拉曼光譜進行消除高頻窄帶噪聲的平滑處理，得到平滑后的平滑拉曼光譜；

(3)獲取細胞中各個基元變量的基元變量拉曼光譜；

(4)利用熒光背景計算方法進行估算，得到細胞的近似熒光背景拉曼光譜，作為背景變量；

(5)利用線性疊加的方法，對基元變量拉曼光譜和背景變量拉曼光譜進行線性疊加擬合平滑拉曼光譜，獲得每個基元變量以及背景變量對應的擬合系數；

(6)對所有背景變量拉曼光譜進行加權疊加，得到細胞的熒光背景拉曼光譜，其中，權重系數為各個背景變量拉曼光譜對應的擬合系數；

(7)用平滑拉曼光譜減去步驟(6)得到的熒光背景拉曼光譜，得到真實的細胞拉曼光譜。

本發明用于消除細胞拉曼光譜的背景熒光，能夠比其他方法更加精確地擬合出細胞拉曼光譜的熒光背景，實現細胞拉曼光譜熒光背景的快速消除，從而獲得真實的細胞拉曼光譜。

本發明中，所述細胞的基元變量包括肌動蛋白、白蛋白、三油酸甘油酯、磷脂酰膽堿、DNA、RNA和糖原。

本發明中，所述步驟(2)中對原始拉曼光譜進行消除高頻窄帶噪聲的平滑處理所使用的方法是Savitzky-golay平滑處理法，Savitzky-golay平滑就是卷積平滑。

本發明中，所述步驟(4)中熒光背景計算方法采用最小二乘算法和多項式擬合算法。

本發明綜合了組成細胞基本生化成分的拉曼光譜和現有細胞拉曼光譜熒光背景擬合算法，對現有熒光背景算法估算出的近似熒光背景進行評估的基礎上，提出采用多元線性回歸擬合的算法，擬合得到更加準確的細胞拉曼光譜熒光背景，而且本發明能夠再做一些擴展，對拉曼光譜的應用和應用研究有一定的指導作用。

本發明所述的方法是一種包容性的方法，它提供了一個平臺，讓不同的熒光拉曼背景的計算方法都能參與其中，最后通過多元線性疊加方法對這些熒光背景的獲取方法做一個擬合，也就是說，所有熒光背景計算方法所計算的熒光背景再加權疊加得到更加精確合理的真實細胞拉曼光譜的熒光背景。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

附圖1為本發明的流程框圖；

附圖2為細胞的原始拉曼光譜；

附圖3為經過Savitzky-golay平滑后的平滑拉曼光譜；

附圖4為細胞七種基元變量的基元變量拉曼光譜；

附圖5為分別用自適應最小迭代二乘算法、五項式擬合算法和四項式擬合算法估算出3種近似熒光背景拉曼光譜；

附圖6為多元線性回歸方法擬合出的10個變量，包括7個基元變量和3個熒光背景變量；

附圖7為利用圖6中的10個變量對圖3進行多元線性回歸擬合結果；

附圖8為扣除熒光背景拉曼光譜后的真實細胞拉曼光譜。

具體實施方式

本發明多元線性回歸擬合獲得真實的細胞拉曼光譜的方法，包括如下步驟：