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。

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。

显微共焦拉曼光谱仪的使用与维护

以雷尼绍Invia Reflex显微共焦拉曼光谱仪为例,介绍了仪器的工作原理、使用方法及测试经验,阐述了设备的管理和维护要点。重点针对激光安全问题、光谱中的假峰、激光损坏样品、荧光背景干扰、信噪比差、金属有无拉曼光谱等使用过程中出现的常见问题进行了详细的阐述,总结了仪器使用常见问题的解决方案。假峰主要来源于宇宙射线、外界干扰光源发射线和N_(2)、O_(2)等常见气体干扰,荧光干扰可以通过外源性和内源性两种方式抑制或消除。研究结果为更好地发挥显微共焦拉曼光谱仪作用、提高其使用效率提供理论指导。

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。

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。

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。

显微拉曼光谱法和显微红外光谱法检测饮用水中微塑料的初步比较研究

目的比较分析显微拉曼光谱法和显微红外光谱法检测饮用水中微塑料的粒径适用范围。方法配制含有10~50μm粒径微塑料标准品的模拟样品,经前处理后,分别采用显微拉曼光谱法和显微红外光谱法进行测定,以回收率评价检测方法的准确度,从而对两个方法的粒径适用范围进行研究。结果显微拉曼光谱法测定中,若取样方法(三点取样法和四分之一取样法)不同,检测结果不同。对于10~50μm粒径的微塑料,三点取样法和四分之一取样法平均回收率的范围分别为71.61%~106.2%和41.92%~81.06%。显微红外光谱法对整个过滤区域进行检测,回收率随粒径的增大而提高,对于>40μm的微塑料,平均回收率为91.38%。结论综合考虑检测时长及检测效率,当目标颗粒粒径范围较大时,可采用三点取样—显微拉曼光谱法检测粒径<40μm的颗粒,采用显微红外光谱法检测粒径>40μm的颗粒。

基于共聚焦显微拉曼光谱揭示炭疽病侵染下茶叶细胞壁变化的研究

采用共聚焦显微拉曼技术研究了炭疽病感染所致茶叶细胞壁结构和化学成分的变化。对茶叶健康和染病组织细胞进行微米级空间分辨率的显微拉曼光谱扫描,并结合透射电镜观察炭疽病侵染所致的细胞超微结构变化,结果显示染病前后细胞壁的拉曼光谱位移和强度都有明显的差异,表明炭疽病侵染导致细胞壁中化学成分发生了较大的变化。其中由纤维素,果胶,酯类化合物产生的拉曼峰强度都有明显下降,说明细胞壁中这些物质的含量在染病后减少了;而木质素拉曼散射引起的拉曼峰强度有所上升,说明木质素的含量在染病后有所增加。随后基于纤维素的拉曼指纹波数和显微空间结构信息实现了茶叶健康组织和染病组织细胞壁中纤维素的化学成像分析,结果显示炭疽病侵染不仅导致细胞壁中纤维素的含量大大减少,而且纤维素的有序结构被破坏。由此得出结论:在无需对样本进行染色或复杂的化学处理的情况下,共聚焦显微拉曼可以揭示由炭疽病侵染引起的茶叶细胞壁化学成分和结构的变化,本研究是共聚焦显微拉曼技术首次用于植物病理学中寄主-病原物互作机制的研究,将为深入研究寄主-病原物在细胞层面上的互作机制开辟蹊径。

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。

基于共聚焦显微拉曼光谱的毛竹细胞结构和成分研究

采用共聚焦显微拉曼光谱对毛竹薄壁细胞、薄壁纤维过渡细胞和纤维细胞进行研究。通过构建偏最小二乘(PLS)定量区分模型来对这三种细胞中的差异进行分析,结果表明,该区分模型的建模和交互验证决定系数(R^2)分别为0.810和0.800,均方根误差(RMSE)分别为0.323和0.332。根据这一模型的回归系数,发现三种细胞的区别主要体现在1 095,1 319和1 636cm^(-1)三个波数,这三个波数分别为纤维素、半纤维素和木质素的指纹特征峰。以这三个波数为自变量建立多元线性回归(MLR)模型,该回归模型的建模和交互验证决定系数(R^2)分别为0.644和0.643,均方根误差(RMSE)分别为0.442和0.443,表明三种细胞在这三个波数处存在明显的差异。对小波变换基线消除后的拉曼光谱信号进行化学成像分析,结果显示,纤维素微纤维与纤维轴成一个很大的角度,这一结构有利于提高细胞的弹性模量和硬度。半纤维素和纤维素微纤维通过氢键相连,并在范德华力的作用下紧密地结合在一起,因此在拉曼化学成像中可以看到半纤维素和纤维素有相似的分布规律。三种细胞的细胞角和胞间层都高度的木质化,从细胞壁外层到内层木质化程度逐渐降低,表明细胞壁的木质化从细胞角和胞间层开始,且木质化程度并不完全。

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。

共聚焦显微拉曼光谱研究碱处理对稻秸发酵制沼气的影响

碱水解法以其方便高效成为稻秸发酵制沼气中广泛采用的化学预处理方法,但是碱水解对于稻秸细胞壁中高聚物成分及其空间致密交联结构的作用机理有待深入研究。采用共聚焦显微拉曼光谱和透射电镜研究了NaOH碱处理对稻秸厌氧发酵产沼气的影响。首先对未处理稻秸和碱处理稻秸进行微米级空间分辨率的拉曼光谱面扫描,然后对这两类样本进行主成分分析,发现累计贡献率达99%的前两个主成分空间中两类样本分别呈射线状分布,两类样本分界线清楚表明碱处理导致稻叶组织的拉曼光谱响应特性发生了明显变化;进一步分析前两个主成分的载荷图,发现拉曼峰1 739,1 508和1 094 cm^(-1)是影响主成分的重要谱带,而这三个拉曼峰分别归属于半纤维素、木质素和纤维素的拉曼散射效应;结合半纤维素、木质素和纤维素的拉曼特征峰和显微图像信息实现了组织细胞中三种成分的化学成像分析,发现碱处理破坏了稻叶组织中上述三种成分的致密空间结构,并使它们的含量明显减少,尤其是木质素。由此得出结论:共聚焦显微拉曼光谱可实现稻叶组织细胞中半纤维素、木质素和纤维素的无损检测,结合显微空间信息可实现稻秸中三种成分的化学成像分析,该研究有助揭示碱处理促进秸秆厌氧发酵产沼气的作用机理。

显微共焦拉曼光谱法在添改文件检验中的应用

随着经济犯罪和民事纠纷案件的日益增多，针对合同、票据、文件中的某些文字是否添改形成的检验给司法工作者造成一定的麻烦，因此如何快速、准确、无损进行检验显得尤为关键。文献报道过用色谱法对签字笔墨迹进行鉴别，但都破坏了样品，无法满足物证的无损检验要求。显微共焦拉曼光谱法分析速度快，对样品无需处理就可直接进行无损检测，

DXR型与HR800型共聚焦显微拉曼光谱仪的比较

通过硬件和软件两方面对DXR激光显微拉曼光谱仪与HR800共聚焦显微拉曼光谱仪进行了比较.硬件上DXR多采用模块化、自动化和智能化设计,而HR800采用整体化和手动化设计,但分辨率和灵敏度较高.软件上DXR除了自动控制硬件和处理数据外,还具有庞大的谱图数据库,而HR800则少了一些自动控制功能,自带数据库谱图较少.因此,DXR适用于分析实验室,而HR800更适合于科研型机构.

共聚焦显微拉曼光谱鼻咽癌检测中的研究进展

共聚焦显微拉曼光谱技术是将拉曼光谱技术与共聚焦显微分析技术结合起来的一种检测方法,可以提供细胞、组织或体液的化学指纹信息,具有灵敏度高、非侵入性、免标记、水干扰性小等优势。共聚焦显微拉曼光谱在肿瘤细胞间细微差异的检测及肿瘤生物标志物探索方面具有重要的应用价值。本文综述了当前共聚焦显微拉曼光谱在鼻咽癌检测中的应用现状及研究进展,探讨其成为鼻咽癌临床诊断方法的价值及前景。

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。