基于显微共聚焦拉曼光谱结合机器学习方法对粉底液的分类研究

为建立一种快速检验粉底液样品的方法,运用显微共聚焦拉曼光谱和机器学习对不同品牌、色号、价格的粉底液进行分类研究。首先将收集到的50个粉底液样品的拉曼光谱数据利用Savitzky-Golay平滑和归一化算法进行预处理;其次通过主成分分析法进行特征值提取,提取前2个主成分用于后续研究;采用K-Means聚类法将50个样品分成5类,系统聚类法验证分类结果;最后以40个样品为训练集,10个样品为测试集搭建支持向量机(SVM)分类模型。结果表明在Linear核函数下的SVM模型训练集和测试集的准确率可达90%。说明该方法能够实现区分粉底液品牌和价格自动化,为公安机关物证检验、定罪处罚提供新思路。

白云鄂博碳酸岩脉的显微共聚焦激光拉曼光谱分析

白云鄂博矿区发育的脉状稀土碳酸岩,由于其结晶迅速,矿物颗粒细微,其中的微小矿物的鉴定一直是一个难题。应用显微共聚焦激光拉曼光谱仪则能较好地解决这一问题。研究表明,白云鄂博地区存在富稀土白云质岩浆碳酸岩脉,早期阶段形成碱性长石和铁白云石,无稀土矿化;铁白云石常常出溶铁质而自身则形成方解石。霓石和方解石形成略晚,常常与氟碳铈矿等稀土矿物共生,出现强烈的稀土矿化;而无解理的方解石则形成于更晚的岩浆期后热液阶段,发育大量的流体包裹体,并出现强烈的铌、稀土矿化。铌铁矿分布在氟碳铈矿中和赤铁矿边缘,为热液交代作用的产物。早期结晶的矿物如碱性长石、铁白云石稀土矿化弱,岩浆晚期分异出大量的流体相,稀土元素和Sr等进入岩浆热液中,并在热液结晶矿物中富集,甚至在非平衡结晶的石英中产生强烈的稀土矿化。结合岩相学显微观察,显微拉曼探针很好的揭示了这一地质过程。同时为白云鄂博矿床铌、稀土矿化的热液交代成因提供了依据。

显微共聚焦激光拉曼光谱技术鉴别假币上的光变油墨

目的尝试利用显微共聚焦激光拉曼光谱技术鉴别假币上的仿冒光变油墨。方法收集77张不同假币制造窝点不同印刷版型的假币,建立最佳实验条件,将所得谱图进行小波变换降噪、非对称最小二乘法基线扣除、数据归一化等一系列预处理,提取出每张假币上光变油墨所包含的拉曼位移峰信息。结果拉曼谱图中拉曼位移峰与色料成分有关,由此可将假币上的仿光变油墨分为三类:一类检出酞菁铜颜料,一类检出酞菁铜和钛菁绿两种颜料,一类则未检出拉曼位移峰。由于假币纸张选用的不同,造成拉曼谱图中部分拉曼位移及荧光背底的差异,故如果结合纸张影响,可将第一类假币票样分为五大类。结论显微共聚焦激光拉曼光谱技术不但可以通过拉曼位移的不同鉴别假币,且可根据拉曼位移及强度进一步推断造假手段的差异,为假币溯源提供依据。

基于MLP-BDA融合模型的塑钢窗显微共聚焦拉曼光谱分类

为了对案件中出现的塑钢窗类检材进行无损、准确的识别与认定,通过实验建立了基于预处理并结合数学建模的分类方法。运用显微共聚焦拉曼光谱分析技术获取了“金鹏”、“瑞恒”等5个品牌共计150份的光谱谱图。基于构建的多层感知器模型,比较了Savitzky-Golay滤波、希尔伯特变换和小波变换三种预处理方式在模型识别精度方面的差异。选择最佳预处理方式,进一步构建Bayesian分类模型对各样本进行分类区分。结果表明,显微共聚焦拉曼光谱能够反映出不同样本理化信息方面存在的差异。预处理能够提升模型的识别精度,其中小波变换处理(96%)>基于希尔伯特变换处理(80%)>基于Savitzky-Golay滤波处理(76%)>未处理(72%)。小波变换没有改变波峰区及其吸光度,但它去除了光谱数据中的噪声。基于小波变换处理结合Bayesian判别分析,成功实现了对150份样本100%的准确区分。

激光显微共聚焦拉曼光谱仪对红色墨迹的研究

目的利用激光显微共聚焦拉曼光谱仪对文书中常见的红色墨迹材料进行表征,研究该方法对红色墨迹材料的区分能力。方法在785nm激发波长,50倍物镜条件下,对49种红色印文,以及9种彩色喷墨打印和13种彩色激光打印的红色墨迹材料进行拉曼光谱表征。结果通过对71种墨迹样品的谱图进行分析,可以发现,红色印文墨迹、喷墨打印红色墨迹及激光打印红色墨迹的拉曼光谱间均存在差异,同时,拉曼光谱可将这三种墨迹材料分别进一步区分。结论显微共聚焦激光拉曼光谱可对红色墨迹材料进行有效表征和区分。这一方法可对红色印文墨迹进行识别,并且可实现对伪造印文文件的鉴别。

基于主成分分析和K-means的便利贴显微共聚焦激光拉曼光谱分类

显微共聚焦激光拉曼光谱法与机器学习结合,建立便利贴物证识别分类模型,为基层民警开展侦查工作提供帮助。以36个不同产地、不同生产厂家的便利贴样品为研究对象,利用显微共聚焦激光拉曼光谱法获取便利贴样品拉曼光谱数据,并对拉曼光谱数据进行基线校正、曲线平滑、标准化预处理。利用主成分分析法对36个便利贴样品预处理后的拉曼光谱数据降维,提取了3个特征值大于等于1且累计贡献率85%以上的主成分,3个主成分解释了样品拉曼光谱数据大部分信息。利用K-means无监督聚类算法,指定K值范围,并计算对应聚类系数,确定36个便利贴样品最佳聚类数为6类。利用判别分析验证基于主成分分析和K-means的样品分类模型的适用性和准确性,经验证,样品分类模型原始分类正确率和交叉验证分类正确率分别为100%和97.22%。实验结果表明,显微共聚焦激光拉曼光谱法结合主成分分析和K-means可以实现便利贴分类模型构建,且分类结果可靠。

显微共聚焦激光拉曼光谱结合PCA-HCA-LDA对便签纸的识别分类

建立便签纸物证快速、准确的识别分类模型,为基层公安获取线索提供数据和理论依据。利用显微共聚焦激光拉曼光谱法(LCM-Raman)检验44个便签纸样品,结合主成分分析(PCA)、系统聚类(HCA)和线性判别分析(LDA)实现便签纸样品识别分类。依据样品中无机填料的拉曼光谱特征峰的不同,对样品进行定性分析并初步分为19类。为了更加科学准确地对样品进行分类,利用主成分分析对样品拉曼光谱数据降维,并利用系统聚类结合线性判别分析确定样品最佳分类为4类。结果表明,LCM-Raman结合PCA-HCA-LDA分类模型可区分便签纸样品,分类结果科学准确。

共聚焦显微成像系统P9000图像质量评价临床研究

目的评价共聚焦显微成像系统P9000检测人体消化道相关组织的有效性和安全性。方法选取2021年8月至2022年6月在北京中医药大学东方医院和山东大学齐鲁医院行内镜检查的96例患者为研究对象。94例受试者纳入全分析集(Full Analysis Set,FAS),90例患者纳入符合方案集(Per Protocol Set,PPS)。通过多中心、随机、自身对照研究,统计共聚焦显微成像系统P9000与国际公认的Cellvizio®系统检测人体消化道相关组织的图像质量评分一致性和95%CI,以及两组的操作时间和不良反应发生情况。结果FAS和PPS两款器械图像质量评分一致性和95%CI分别为92.55%(87.25%~97.86%)和92.22%(86.69%~97.76%),两者95%CI下限均大于目标值84.6%;两组器械操作时间相当,差异无统计学意义(P>0.05);两组均无设备导致的不良反应发生。结论共聚焦显微成像系统P9000的临床使用有效性和安全性达到了设计要求,值得临床推广应用。

基于共聚焦激光显微内镜的海水淹溺肺损伤大鼠肺通透性的实时活体评价

背景急性肺损伤是临床常见急危重症,其核心病理特征是气血屏障的破坏,目前对肺损伤中气血屏障结构及功能改变进行活体评估的研究甚少。目的使用共聚焦激光显微内镜实现大鼠肺的在体可视化成像和海水淹溺肺损伤大鼠肺通透性的实时动态活体评估。方法10只SD大鼠随机分为对照组和海水淹溺(seawater drowning,SW)组,每组5只;SW组通过气管滴注人工海水建立海水淹溺肺损伤模型,造模后3 h进行肺活体观察窗开窗手术,4 h时经股静脉推注0.2 mL异硫氰酸荧光素-葡聚糖(10 mg/mL);对照组不进行海水滴注,其余操作同SW组。使用共聚焦激光显微内镜对右肺下叶进行30 min活体观察,对成像0 min、10 min、20 min、30 min时的共聚焦图像进行染料渗漏指数及荧光分布均匀程度的分析;成像结束后处死大鼠,取肺组织、外周血及肺泡灌洗液,进行组织病理学检查、FITC-Dextran渗漏量检测、肺泡灌洗液蛋白含量检测及肺组织湿/干比测定。结果经静脉给予FITC-Dextran后,共聚焦激光显微内镜下可观察到肺微循环和肺泡结构的实时图像;对照组血管及肺泡结构较清晰,未出现血管外空间荧光强度的明显增加,而SW组血管结构随时间推移逐渐模糊,各时间点SW组的渗漏指数均高于对照组(P<0.05),10 min、20 min、30 min时荧光分布的变异系数均低于对照组(P<0.05);SW组的染料渗漏量、肺泡灌洗液蛋白含量及肺组织湿/干比均高于对照组(P<0.05)。结论海水淹溺造成大鼠肺组织结构破坏,肺通透性增加;利用共聚焦激光显微内镜可实现大鼠肺组织结构的在体可视化成像,通过对共聚焦图像的定量分析,还可实现大鼠气血屏障通透性的实时活体评估。

基于DE-3D U-Net的斑马鱼后脑血管共聚焦显微图像分割和量化测量

斑马鱼后脑部位的脉络丛控制着大脑和血管之间的物质交换,脉络丛周围的血管异常可引发相关的脑血管疾病。本文首先对斑马鱼后脑部位的主要血管进行了连续成像,使用共聚焦显微镜拍摄正常情况和柱孢藻毒素处理后的斑马鱼胚胎,获得了斑马鱼在受精后43~63 h的系列三维图像。然后,进一步开发了图像分割的神经网络DE-3D U-Net用于主要后脑血管的分割。网络分割结果显示,3根主要血管的类别像素准确率分别为86.67%、93.18%和83.74%。最后,绘制了斑马鱼后脑血管发育曲线图。结果表明,3根主要的血管半径在高浓度的柱孢藻毒素处理后出现了18%左右的缩减,中脑静脉夹角出现了30°~50°的缩减。此研究提出了一个可用于斑马鱼后脑血管分割的神经网络模型,得出的数据可为斑马鱼脉络丛发育研究提供基础。

1例共聚焦激光显微内镜检查术患者的护理配合体会

本文总结1例行共聚焦激光显微内镜检查术患者的护理配合要点,包括术前准备、术中配合以及术后常规护理、不良反应护理、心理护理等针对性护理措施,以减轻患者不适症状,保障患者共聚焦激光显微内镜检查的顺利完成。

共聚焦激光显微内镜在早期胃癌诊断中的应用进展

胃癌因早期没有特异的临床表现,大多数无法早期诊断,错过最佳治疗期,因而生存率较低,据2020年全球数据统计,胃癌是发病率第五、死亡率第四的癌症[1],在中国,据2022年发布的中国恶性肿瘤流行情况分析,胃癌的发病率位列第五,死亡率位列第三[2]。早期监测可明显改善胃癌5年生存率(HR=0.56,95%CI:0.48~0.66,P<0.0001)[3],但白光内镜(white light endoscopy,WLE)作为胃癌的常用检测方法在准确识别病变方面仍存在欠缺,漏诊率4.6%~25.8%[4]。

探头式共聚焦激光显微内镜对胃底腺息肉的诊断价值

目的探讨探头式共聚焦激光显微内镜(probe-based confocal laser endomicroscopy,pCLE)在胃底腺息肉诊断中的价值。方法纳入2023年6-12月于陆军军医大学第一附属医院消化内科内镜中心行普通白光内镜(white light image,WLI)提示胃息肉患者63例,收集患者临床资料、白光内镜图像、窄带成像内镜(narrow band imaging,NBI)图像、pCLE内镜图像以及术后组织病理,统计验证胃底腺息肉在pCLE内镜下特点,分别计算不同内镜诊断的灵敏度、特异性、准确度、一致性。结果胃底腺息肉在pCLE内镜下主要表现为胃小凹开口拉长,“手牵手样”胃小凹开口,小凹开口周围血管规则,无荧光素渗出。WLI的灵敏度、特异度、准确度、一致性分别为:72.73%、75.00%、73.13%、0.343(胃底腺息肉),81.82%、71.43%、71.64%、0.354(增生性息肉);NBI的灵敏度、特异度、准确度、一致性分别为87.27%、83.33%、86.57%、0.673(胃底腺息肉);81.82%、85.71%、85.07%、0.554(增生性息肉);pCLE的灵敏度、特异度、准确度、一致性分别为92.73%、91.67%、92.53%、0.769(胃底腺息肉),90.91%、94.64%、94.03%、0.797(增生性息肉)。pCLE的灵敏度、特异度等均优于WLI和NBI,与病理诊断的一致性较好。结论pCLE可用于胃底腺息肉的诊断。

共聚焦激光显微内镜在胃癌鉴别诊断及预后评估中的研究进展

我国胃癌早期检出率仅为5%~20%,每年新发病例及死亡病例却较高。因此,早期发现对于改善胃癌患者预后及生存率意义重大。共聚焦激光显微内镜(CLE)能够将上皮黏膜放大1000倍,最大程度防止随机活检存在的误诊漏诊,无需病理学活检,基本等同于病理显微镜,存在较高的诊断价值。本研究则从胃癌患者的内镜诊断、CLE工作原理、CLE在胃疾病中的应用、CLE在胃癌患者中的优势与不足以及前景展望等方面进行论述,为临床提供一定参考价值。

通过共聚焦显微拉曼光谱法研究三肽-1铜经皮吸收

通过共聚焦显微拉曼光谱法,检测受试者使用含三肽-1铜(Copper tripeptide-1,GHK-Cu)的面膜1 h后,皮肤深度0~27μm的拉曼光谱,分析GHK-Cu在人体皮肤内的经皮吸收。共聚焦拉曼光谱法检测结果表明,1570~1622 cm^(-1)处为GHK-Cu的特征信号峰,受试者使用含0.1%(质量分数)GHK-Cu的面膜1 h后,GHK-Cu在皮肤深处27μm处仍有吸收,且GHK-Cu在皮肤深度0~27μm处的经皮吸收相对总量为2.862(a.u.)。该研究结果可以为GHK-Cu作为活性成分在化妆品中的应用提供参考。

显微共聚焦拉曼检测中药中非法添加的化学降糖药

目的:建立检测中药中非法添加化学降糖药的拉曼光谱法。方法:采用显微共聚焦拉曼光谱法,使样品在显微镜下微区成像,逐点选择不同的点采集拉曼光谱图,并与对照品光谱图进行比对分析,判断是否非法添加。结果:在市场监督抽样的中药中检出非法添加盐酸二甲双胍,检出结果进一步得到HPLC-MS法验证。结论:显微共聚焦拉曼光谱可作为中药、保健食品中非法添加化学药物检测的可选方法。

显微共聚焦拉曼光谱法检测非法添加的化学壮阳药

目的建立显微共聚焦拉曼光谱法检测中药中非法添加磷酸二酯酶5型(PDE5)抑制剂的方法。方法供试品在显微镜下微区成像,逐点选择不同的点采集拉曼光谱图,并与对照品光谱图进行比对分析,以判断是否非法添加。结果在市场监督抽样的不同种类的壮阳类中药中分别检出非法添加PDE5抑制剂西地那非及其同系物他达那非,检出结果进一步经HPLC-MS分析验证。结论显微共聚焦拉曼光谱可作为中药、保健食品中非法添加化学药物检测的可选方法。

激光显微共聚焦拉曼光谱研究硫酸氢氯吡格雷片晶型及其判别模型的建立

目的：采用激光显微共聚焦拉曼光谱仪研究硫酸氢氯吡格雷片晶型并建立定性判别模型。方法：建立硫酸氢氯吡格雷2种晶型的拉曼对照图谱,用OPUS软件聚类分析法判别出国内外不同厂家硫酸氢氯吡格雷片的晶型,再通过建立定性鉴别模型鉴别未知样品。结果：聚类分析结果表明8批硫酸氢氯吡格雷片均属于Ⅰ晶型,3批硫酸氢氯吡格雷片均属于Ⅱ晶型,采用一阶导数法和矢量归一化法处理图谱,用因子分析法计算,选择500~743、900~1000、1400~1650 cm-1谱段建立定性模型,经验证,该模型的灵敏度、专属性、阴性预报性和检出效率均良好。结论：激光显微共聚焦拉曼光谱仪可用于固体口服制剂的晶型判别及实现快速、准确的定性鉴别。

显微共聚焦拉曼技术在细菌分类鉴定中的应用

拉曼光谱可以用于识别和描述微生物的特征,作为当今微生物分类鉴定研究的热点。相比于传统的微生物分离培养技术和分子生物学鉴定技术,拉曼技术具有免培养、快速和高效等优点。随着光学领域拉曼技术和分子生物学的结合发展,使得微生物的鉴定变得更加高效快捷。拉曼显微光谱结合稳定同位素探针、荧光原位杂交和光镊技术,为研究生态系统中不可培养微生物的功能和生理提供了一种独立的方法。显微共聚焦拉曼技术在细菌分类鉴定中具有巨大的应用前景。本文主要阐述拉曼光谱技术的基础知识和显微共聚焦拉曼技术在细菌分类鉴定中的研究进展,并对该技术的优缺点进行总结和评价,旨在为拉曼光谱技术应用于微生物学的研究提供参考。

激光显微共聚焦拉曼光谱研究卡马西平片晶型及其判别模型的建立

目的采用激光显微共聚焦拉曼光谱仪研究卡马西平片晶型并建立定性判别模型。方法建立卡马西平4种晶型的拉曼对照图谱,用OPUS软件聚类分析法判别出国内不同厂家卡马西平片的晶型,再通过建立定性鉴别模型鉴别未知样品。结果聚类分析结果表明,4批卡马西平片均属于晶型Ⅲ,采用一阶导数法和矢量归一化法处理图谱,用因子分析法计算,选择200~500、650~850、1 000~1 100、1 500~1 700 cm^(-1)谱段建立定性模型,经验证,该模型的灵敏度、专属性、阴性预报性和检出效率均良好。结论激光显微共聚焦拉曼光谱仪可用于卡马西平片的晶型判别及实现快速、准确的定性鉴别。