[發明專利]一種核磁共振波譜譜峰對齊及譜峰提取方法

有效

• 申請號: 201410764523.3
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104458785A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 王杰;程吉;徐富強
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢物理與數學研究所
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08;G01R33/54
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

技術領域

本發明涉及一種圖像處理方法，尤其是涉及到一種自動譜峰對齊方法，幾乎適用于所有液體核磁共振波譜譜圖位移校準，同時可以實現譜峰變量的快速提取。該方法適應于對一組平行的核磁共振波譜數據進行數據挖掘和信息提取等。

背景技術

理想情況下，核磁共振波譜儀采集到的波譜數據應該具有一致的化學位移以及穩定的基線。在實際分析過程中，由于受到待測樣品的pH值、離子濃度，以及在采樣過程中磁場的均一性和實驗溫度等客觀因素的影響，譜峰經常會產生不可預測的漂移，而且很多因素是不可克服的。因此，譜峰位移校準是核磁共振波譜數據處理的關鍵步驟?，F已有一些譜峰校準的方法，例如：相關優化解纏法(correlation?optimized?warping，COW)、多尺度譜峰對齊法(multi-scale?peak?alignment，MSPA)、高斯平滑譜峰對齊算法(Gaussian?smoothing，GPA)等，但這些算法的普適性有限，且操作復雜，不適用于一般研究人員。因此，我們研究出一種簡單高效的譜峰對齊算法，可以實現核磁共振波譜譜峰基線自動批量對齊以及譜峰變量的快速提取等。

另外，高通量數據分析已成為當代科技發展的必然趨勢，因此對平行的核磁共振波譜數據的變量提取也成為影響科研效率的關鍵性因素。在高通量核磁數據分析過程中，常用的兩種變量提取方法：分段積分法和目標性分析法。其中分段積分法就是把核磁譜圖分成若干等份，把每等分的積分面積作為統計分析變量，降低了大批樣本分析對分析人員的要求，簡化了數據。但是該方法，犧牲了數據的分辨率，且不一定存在生物學意義。目標性分析方法有效的解決了這個問題，該方法基于數據庫比對，選擇譜圖內所有?的目標化合物作為分析變量，但是該方法需要分析工作者具有較強的核磁背景知識，且譜圖分析過于耗時！因此，在譜峰對齊的基礎上挑選譜峰將會作為一個不錯的選擇。因此，該發明同時提供一種快速譜峰識別及提取的方法。

該方法在一定程度上為核磁數據批量快速分析，減少核磁結果分析的工作量及對譜峰信號的深度挖掘和分析提供了有力的工具。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述問題，提供了一種簡單易懂，快速高效的譜峰對齊方法，同時將核磁共振譜圖所有譜峰進行集中提取，為后續統計學分析提供變量。該方法雖然是基于Matlab軟件進行開發的，但是對于使用者的編程能力沒有要求。當然，若使用者具有一定的編程能力，也可以對該方法進行深層次的挖掘。該發明幾乎可以適用于所有的批量核磁共振譜圖，且校正結果優于已發表的方法，結果準確，且具有一定的拓展性。

本發明主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種核磁共振波譜譜峰對齊及譜峰提取方法，包括以下步驟：

步驟1、讀取各個核磁共振譜圖；

步驟2、利用具有內標化合物的譜峰或者預定化合物的特征譜峰對各個核磁共振譜圖進行初步校準；

步驟3、將預定選取的核磁共振譜圖作為參考譜圖并劃分為若干個固定區間，在各個固定區間內對待校準的核磁共振譜圖進行校準；

步驟4、將每個核磁共振譜圖在各個固定區間內校正后譜圖進行整合。

如上所述的步驟3包括以下步驟：

步驟3.1、選取預定的核磁共振譜圖作為參考譜圖，將參考譜圖劃分為若干個固定區間，選定其中一個固定區間作為當前校準固定區間；

步驟3.2、求取當前校準固定區間內的譜峰最大值Y_max，同時確定譜峰最大值Y_max?所對應的化學位移δ_ref，選取當前待校準的核磁共振譜圖；

步驟3.3、預定搜索區間[δ_ref-Δδ’，δ_ref+Δδ’]，在當前待校準的核磁共振譜圖的搜索區間[δ_ref-Δδ’，δ_ref+Δδ’]內尋找譜峰的所有峰值Y_p1,…,Y_pn，確定當前待校準的核磁共振譜圖中與各個峰值相對應的化學位移，即δ_p1,…,δ_pn；pn為當前待校準的核磁共振譜圖在搜索區間的譜峰個數；

步驟3.4、保持當前待校準的核磁共振譜圖的譜形不變，將當前待校準的核磁共振譜圖在搜索區間中的各個尋找到的峰值分別平移到化學位移δ_ref處，依次分別計算平移到δ_ref后的當前待校準的核磁共振譜圖與參考譜圖在當前校準固定區間內的相關系數R_px，其中px＝p1～pn；