血清中天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶活性近紅外無(wú)損檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種人血清中天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(aspartateaminotransferase, AST)活性的快速無(wú)損分析方法,具體涉及采用近紅外光譜法結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)，快速定量分析血清中AST活性，屬于臨床檢驗(yàn)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(aspartate aminotransferase,AST)屬于細(xì)胞內(nèi)功能酶，廣泛分布于人體的心、肝、骨骼肌和腎等組織細(xì)胞，其中以心肌和肝臟的含量最高。AST能夠催化氨基從特定的氨基酸(L-谷氨酸或L-天門(mén)冬氨酸)轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的酮酸(α -酮戊二酸和草酰乙酸)。正常情況下，細(xì)胞外的AST含量極低，血清中的含量一般僅為細(xì)胞內(nèi)含量的數(shù)千分之一。當(dāng)心、肝等臟器損傷時(shí)，血清中的AST含量明顯升高，表明機(jī)體炎癥的產(chǎn)生和細(xì)胞的壞死。目前，血清中AST活性的大小主要用于判斷肝臟的受損情況。由于AST在心肌的含量最高，故血清中AST活性也可作為判斷藥物毒副作用對(duì)心臟功能影響的敏感指標(biāo)。目前，醫(yī)院、采血站等醫(yī)療機(jī)構(gòu)通常采用自動(dòng)生化分析儀輔助的生化方法檢測(cè)血清中AST的活性。該方法的孵育過(guò)程及前處理過(guò)程繁瑣耗時(shí)，影響醫(yī)生對(duì)危重病人及時(shí)診治；其次，該方法采用破壞性檢測(cè)技術(shù)，血清樣品不能再用于其他臨床檢驗(yàn)指標(biāo)的測(cè)定；另外，該方法需要使用生化試劑，對(duì)環(huán)境造成一定程度的生化污染。因此，發(fā)明一種快速、無(wú)損、無(wú)污染、低成本的血清中AST活性的檢測(cè)方法，對(duì)臨床檢驗(yàn)具有重要意義。
[0003]近紅外光譜(near infrared spectra, NIRS)表征分子振動(dòng)躍遷中含氫<基團(tuán)的倍頻和合頻吸收，攜帶了豐富的樣品信息。NIRS結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)(chemometrictechniques)能夠提取樣品的特征信息,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜體系的快速、無(wú)損、無(wú)污染、低成本分析。近紅外光譜分析技術(shù)是一種方便的分析方法。
[0004]本發(fā)明結(jié)合NIRS和化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)，建立了一種人血清中AST的快速無(wú)損檢測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種人血清中AST活性的快速、無(wú)損檢測(cè)方法，主要包括以下步驟:
[0006](1)血液樣品的采集；
[0007](2)血清樣品的制備；
[0008](3)測(cè)定血清樣品中AST活性的參考值；
[0009](4)用傅立葉變換近紅外光譜儀測(cè)量血清樣品的近紅外透射光譜；
[0010](5)用化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)對(duì)所測(cè)光譜的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，篩選出最優(yōu)的預(yù)處理方法；
[0011](6)選取合理的近紅外光譜建模區(qū)域；
[0012](7)將處理后的光譜數(shù)據(jù)與AST活性的參考值相關(guān)聯(lián)，建立血清中AST活性的定量預(yù)測(cè)模型，并對(duì)所建模型進(jìn)行驗(yàn)證；
[0013](8)以相同的方法采集和處理待測(cè)血清樣品的近紅外透射光譜，用所建模型預(yù)測(cè)待測(cè)血清中AST的活性。
[0014]所述步驟(1)中血清樣品的制備方法如下:在醫(yī)療機(jī)構(gòu)符合要求的場(chǎng)所，由醫(yī)護(hù)人員按規(guī)定采集靜脈血適量，置于含有促凝劑的采血管中，室溫下待血液凝固分層，取上清液即為血清樣品。
[0015]所述步驟(3)中AST活性參考值的測(cè)定方法為目前醫(yī)療機(jī)構(gòu)常用的方法，包括但不限于采用全自動(dòng)生化分析儀檢測(cè)。
[0016]所述步驟(4)中近紅外透射光譜測(cè)量方法參照儀器的操作規(guī)程測(cè)定。光譜儀包括但不限于傅立葉變換近紅外光譜儀；測(cè)量模式包括但不限于透射模式；測(cè)量參數(shù)包括但不限于光譜測(cè)量范圍、分辨率及掃描次數(shù)。
[0017]所述步驟(5)中近紅外光譜數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法可為但不限于未處理、一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)、Norris平滑、Savitzky-Golay平滑、均值中心化、定標(biāo)中的一種或多種。
[0018]所述步驟(6)中合理建模光譜區(qū)域的選擇使用的軟件包括但不限于TQAnalyst8.0軟件；選擇方式包括但不限于軟件自動(dòng)選擇、人工選擇、軟件自動(dòng)選擇與人工選擇相結(jié)合。
[0019]所述步驟(7)中用于數(shù)據(jù)處理的軟件包括但不限于TQ Analyst軟件和MATLAB軟件；定量建模算法包括但不限于偏最小二乘法(PLS)、主成分回歸法(PCR)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法(ANN)中的一種或多種。
[0020]所述步驟(8)中用所建校正模型對(duì)待測(cè)樣品中AST活性進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，待測(cè)樣品所用的光譜測(cè)量方法、光譜測(cè)量參數(shù)、光譜數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法和光譜建模區(qū)域均應(yīng)與校正集樣品一致。
[0021]該方法適用于血清中AST活性的定量分析，檢測(cè)過(guò)程無(wú)需復(fù)雜的樣品前處理，也無(wú)需使用試劑，可大大縮短分析時(shí)間，是一種方便、快速、無(wú)損的分析技術(shù)，值得推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖196個(gè)血清樣品的傅立葉變換近紅外透射原始光譜圖
[0023]圖2測(cè)定血清樣品中AST活性的最優(yōu)PLS模型參考值與預(yù)測(cè)值的線性相關(guān)圖
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，該實(shí)施例不應(yīng)解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0025]實(shí)施例
[0026]1.儀器
[0027]Antaris II傅立葉變換近紅外光譜儀(美國(guó)Thermo公司)，采樣裝置為透射分析模塊，信號(hào)采集軟件為RESULT3.0，數(shù)據(jù)分析及建模軟件為T(mén)Q Analyst8.0。酶活性測(cè)定儀器為BS-800M全自動(dòng)生化分析儀(深圳邁瑞公司)。
[0028]2.血清樣品
[0029]96個(gè)血清樣品，其中54個(gè)血樣采自女性，42個(gè)血樣采自男性。血清樣品的制備方法為采集靜脈血適量，置于含有促凝劑的采血管中，室溫下待血液凝固分層，取上清液即為血清樣品。
[0030]3.血清樣品中AST活性參考值的測(cè)定
[0031]采用BS-800M全自動(dòng)生化分析儀測(cè)定血清樣品的AST活性。測(cè)得96個(gè)血清樣品的AST活性范圍為12.30-79.83U/L。
[0032]4.近紅外透射光譜的采集
[0033]光譜采集方法:取適量血清樣品注入儀器配有的潔凈液體樣品管中，注入量約為其體積的2/3，將其正確放入液體樣品支架，光譜信號(hào)采集軟件為RESULT3.0。
[0034]光譜測(cè)量參數(shù):光譜掃描范圍為10000-4000cm 分辨率為8cm \掃描次數(shù)為32次。每次掃描樣品前，以相同參數(shù)掃描并扣除背景。
[0035]96張血清樣品的傅立葉變換近紅外透射原始光譜圖如圖1所示。
[0036]5.光譜數(shù)據(jù)的預(yù)處理
[0037]光譜處理由TQ Analyst8.0軟件完成，處理方法有均值中心化、一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)、7點(diǎn)Savitzky-Golay平滑及5點(diǎn)Norris平滑。
[0038]6.選取合理的近紅外光譜建模區(qū)域
[0039]建模所用光譜范圍由TQ Analyst8.0軟件自動(dòng)篩選為7185_7023cm 1和7020-6869cm 1 兩段。
[0040]7.定量模型的建立
[0041]本實(shí)施例運(yùn)用偏最小二乘法(PLS)建立血清樣品中AST活性的定量模型。將96個(gè)樣品分為校正集和驗(yàn)證集，72個(gè)校正集樣品AST活性參考值范圍為12.30-79.83U/L，剩余24個(gè)驗(yàn)證集樣品AST活性參考值范圍為14.54-68.60U/L。
[0042]模型性能由以下指標(biāo)來(lái)評(píng)定:校正集相關(guān)系數(shù)(R。)，交叉驗(yàn)證集相關(guān)系數(shù)(R?)，驗(yàn)證集相關(guān)系數(shù)(Rp)，校正集均方根誤差(RMSEC)，交叉驗(yàn)證集均方根誤差(RMSECV)和驗(yàn)證集均方根誤差(RMSEP)。
[0043]PLS最佳定量模型的預(yù)處理方法為均值中心化、二階導(dǎo)數(shù)及5點(diǎn)Norris平滑聯(lián)用。主因子數(shù)為7，選擇方法為留一法交叉驗(yàn)證RMSECV最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的主因子數(shù)。所得最佳模型的校正集參考值與真實(shí)值的線性關(guān)系顯著(Rc = 0.903)，穩(wěn)健性(Rcv = 0.859)和預(yù)測(cè)效果(Rp = 0.931)均較好，且 RMSEC (7.01)、RMSECV (8.39)和 RMSEP (5.98)均較小。校正集和預(yù)測(cè)集參考值與預(yù)測(cè)值的相關(guān)性圖示化效果見(jiàn)圖2。傅立葉變換近紅外光譜透射法所建的最優(yōu)PLS模型可用于準(zhǔn)確、快速定量檢測(cè)血清中AST的活性。
[0044]8.結(jié)論
[0045]本發(fā)明通過(guò)傅立葉變換近紅外光譜法結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)建立了定量模型，可用于準(zhǔn)確、快速定量檢測(cè)血清中AST的活性。與傳統(tǒng)方法相比，該方法無(wú)需復(fù)雜的樣品前處理及試劑，快速無(wú)損，無(wú)污染、成本低，操作簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確性高，適用于醫(yī)療機(jī)構(gòu)人血清中AST的活性測(cè)定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種人血清中天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)活性的快速、無(wú)損檢測(cè)方法，主要包括以下步驟: (1)血液樣品的采集； (2)血清樣品的制備； (3)測(cè)定血清樣品中AST活性的參考值； (4)用傅立葉變換近紅外光譜儀測(cè)量血清樣品的近紅外透射光譜； (5)用化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)對(duì)所測(cè)光譜的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，篩選出最優(yōu)的預(yù)處理方法； (6)選取合理的近紅外光譜建模區(qū)域； (7)將處理后的光譜數(shù)據(jù)與AST活性的參考值相關(guān)聯(lián)，建立血清中AST活性的定量預(yù)測(cè)模型，并對(duì)所建模型進(jìn)行驗(yàn)證； (8)以相同的方法采集和處理待測(cè)血清樣品的近紅外透射光譜，用所建模型預(yù)測(cè)待測(cè)血清中AST的活性。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(1)中血清樣品的制備方法如下:在醫(yī)療機(jī)構(gòu)符合要求的場(chǎng)所，由醫(yī)護(hù)人員按規(guī)定采集靜脈血適量，置于含有促凝劑的采血管中，室溫下待血液凝固分層，取上清液即為血清樣品。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中AST活性參考值的測(cè)定方法為目前醫(yī)療機(jī)構(gòu)常用的方法，包括但不限于采用全自動(dòng)生化分析儀檢測(cè)。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(4)中近紅外透射光譜測(cè)量方法參照儀器的操作規(guī)程測(cè)定。光譜儀包括但不限于傅立葉變換近紅外光譜儀；測(cè)量模式包括但不限于透射模式；測(cè)量參數(shù)包括但不限于光譜測(cè)量范圍、分辨率及掃描次數(shù)。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(5)中近紅外光譜數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法可為但不限于未處理、一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)、Norris平滑、Savitzky-Golay平滑、均值中心化、定標(biāo)中的一種或多種。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟￠)中合理建模光譜區(qū)域的選擇使用的軟件包括但不限于TQ Analysts.0軟件；選擇方式包括但不限于軟件自動(dòng)選擇、人工選擇、軟件自動(dòng)選擇與人工選擇相結(jié)合。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(7)中用于數(shù)據(jù)處理的軟件包括但不限于TQ Analyst軟件和MATLAB軟件；定量建模算法包括但不限于偏最小二乘法(PLS)、主成分回歸法(PCR)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法(ANN)中的一種或多種。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(8)中用所建校正模型對(duì)待測(cè)樣品中AST活性進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，待測(cè)樣品所用的光譜測(cè)量方法、光譜測(cè)量參數(shù)、光譜數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法和光譜建模區(qū)域均應(yīng)與校正集樣品一致。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種人血清中天門(mén)冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)活性的快速、無(wú)損檢測(cè)方法，屬于臨床檢驗(yàn)領(lǐng)域。包括下述步驟：血液樣品的采集；血清樣品的制備；測(cè)定血清樣品中AST活性的參考值；用傅立葉變換近紅外光譜儀測(cè)量血清樣品的近紅外透射光譜；用化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)對(duì)所測(cè)光譜的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，篩選出最優(yōu)的預(yù)處理方法；選取合理的近紅外光譜建模區(qū)域；將處理后的光譜數(shù)據(jù)與AST活性的參考值相關(guān)聯(lián)，建立血清中AST活性的定量預(yù)測(cè)模型，并對(duì)所建模型進(jìn)行驗(yàn)證；以相同的方法采集和處理待測(cè)血清樣品的近紅外透射光譜，用所建模型預(yù)測(cè)待測(cè)血清中AST的活性。本方法快速、無(wú)損，操作簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確性高。
【IPC分類】G01N21/359, G01N21/3577
【公開(kāi)號(hào)】CN105277509
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410372653
【發(fā)明人】范琦, 鐘瀟驍, 薛建江, 吳阮琦, 王以武
【申請(qǐng)人】重慶醫(yī)科大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2014年7月25日