发布时间:2018-08-06 18:59 原文链接: 全自动血凝仪定标算法研究

  引言 
  血凝仪是对血栓和止血进行实验室检查的仪器。止血与血栓分子标志物的检测指标与临床各种疾患有着密切联系,如心脑血管疾病、糖尿病、动静脉血栓形成等。目前,国内的全自动血凝仪主要依靠进口,只在大中型医院使用而且价格都很昂贵,小型医院还是使用半自动血凝仪。由此可知,研制出产品化的全自动血凝仪,可以打破进口全自动血凝仪在国内的垄断地位,而且在国内有很广阔的市场。 
  对于FIB、D-二聚体等检测项目,需要把凝血时间或光强度变化量和标准试样的定标曲线对照,得出检定项目的浓度、百分比活度等通用单位,以此来判断患者的此项指标是否在正常范围内。 
  以FIB定标为例,首先将定标血浆按一定步骤配比出4种不同浓度的标准血浆;然后把这4种标准血浆按FIB项目进行检测,得到凝血时间;最后把凝血时间作为X轴,浓度作为Y轴,得到血浆浓度与凝血时间的关系曲线,这就是FIB的定标曲线。 
  本文所用的全自动血凝仪在硬件设计上,用磁珠法测试FIB,下位机传给上位机的是时间s,FIB的检测单位是g/L。用光学法测试D-二聚体,下位机传给上位机的是吸光度变化量,D-二聚体的检测单位是ng/mL。 
  1FIB定标算法 
  根据试剂化学反应特性,得到的FIB定标曲线应该是一条直线,设为y=kx+b。理论上至少需要3个定标点,也就是说标准血浆至少要按3种不同的比例稀释。 
  2D-二聚体定标算法 
  通过相关文献的查询,以及用Origin拟合检测的数据可知,D-二聚体定标曲线拟合成三次项曲线效果最好。 
  多项式拟合中,当拟合多项式的次数较高时,可能出现正规方程组的病态。方程组系数矩阵阶数越高,病态越严重。对高次多项式作不同的分段低次拟合,可有效解决正规方程组的病态。由于定标算法中多项式的次数并不是很高,所以没分段拟合。 
  线性方程组的数值解法可分为直接法和迭代法两大类。直接法程序结构较复杂,只要原方程组有解,就一定能求出解。求解方法本身没有误差,但实际计算过程可能产生舍入误差,求解的运算量与方程组的阶数直接相关。迭代法常用于求解高阶稀疏矩阵。具体来说有Gauss消元法,LU分解法,雅可比迭代法,高斯-赛德尔迭代法等。 
  本文采用列主元高斯消元法求解线性方程组,比起顺序高斯消元法,列主元高斯消元法可以避免零主元或小主元出现,提高解的精度。列主元高斯消元法的运算量为O(n3)。列主元高斯消元法的算法如表1所示。 
  3实验结果跟Origin对比及效果图 
  先将标准血浆配比成5.10g/L、2.55g/L、1.27g/L、0.85g/L,浓度依次减半,再将配比好的血浆按FIB项目进行检测,得到反应时间。结果如表2所示。 
  对于D-二聚体也是类似的,先将标准血浆配比成4.00μg/mL、3.00μg/mL、2.00μg/mL、1.00μg/mL、0.50μg/mL、0.01μg/mL,再将配比好的血浆按D-二聚体项目进行检测,得到反应时间。结果如表3所示。 
  本文所用的开发工具是VC++6.0,用自己写的算法所求的定标曲线方程如表4所示。用Origin软件所求的定标曲线方程如表5所示。 
  通过比较可知,用Origin拟合同样的数据,所求的定标曲线方程结果是一样的,只是保留小数点的位数不一样,这是开发工具决定的。 
  效果图如图1和图2所示。 
  4结语 
  本文采用最小二乘法对全自动血凝仪需要定标的检测项目进行定标。以磁珠法检测的FIB和光学法检测的D-二聚体为例,提出具体的算法。FIB的直线拟合可按公式求解。D-二聚体的多项式拟合可先化为正规方程组,再采用列主元高斯消元法求解。通过实验验证,此模块的算法可移植到磁珠法的血凝仪和光学法的血凝仪中。 

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