【摘要】：Ⅱ型糖尿病已成為世界性的公共健康問(wèn)題,由于目前臨床診斷方法存在操作繁瑣、費(fèi)時(shí)的缺點(diǎn),無(wú)法進(jìn)行大范圍的篩查,使得Ⅱ型糖尿病患者未能及時(shí)干預(yù)導(dǎo)致病情惡化而死亡,以及大量前期患者發(fā)展成為Ⅱ型糖尿病患者。本文以人體血清、全血樣品為研究對(duì)象,通過(guò)ATR-FTIR技術(shù)采集光譜數(shù)據(jù),利用XGBoost集成學(xué)習(xí)算法建立最優(yōu)的疾病預(yù)測(cè)模型,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)Ⅱ型糖尿病及其前期患者的快速、準(zhǔn)確診斷。本文主要工作如下:1.基于血清樣品的Ⅱ型糖尿病診斷。采集117例(62例Ⅱ型糖尿病患者、55例正常人)血清樣品的ATR-FTIR光譜。首先將CART算法對(duì)血清樣品的ATR-FTIR光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行判別分析,然后通過(guò)GS算法對(duì)參數(shù)空間尋優(yōu)來(lái)提高模型魯棒性,所建立最優(yōu)CART模型的Ⅱ型糖尿病診斷準(zhǔn)確率為80.85%;為提高Ⅱ型糖尿診斷模型的預(yù)測(cè)精度,最后利用XGBoost集成學(xué)習(xí)算法進(jìn)行進(jìn)一步的判別分析,以最優(yōu)CART模型為基分類器,所建立最優(yōu)XGBoost模型的Ⅱ型糖尿病診斷準(zhǔn)確率為93.61%。2.基于全血樣品的Ⅱ型糖尿病診斷。采集113例(51例Ⅱ型糖尿病患者、62例正常人)全血樣品的ATR-FTIR光譜。考慮到全血樣品純凈度不高的問(wèn)題,首先研究了不同的Savitzky-Golay平滑模式對(duì)于模型效果的影響,將最佳Savitzky-Golay平滑模式處理后的光譜數(shù)據(jù)代替原始光譜建模分析;然后將CART算法對(duì)處理后的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行判別分析,最優(yōu)SG-CART模型的Ⅱ型糖尿病診斷準(zhǔn)確率為82.60%;最后利用XGBoost算法進(jìn)行進(jìn)一步的判別分析,所建立最優(yōu)SG-XGBoost模型的Ⅱ型糖尿病診斷準(zhǔn)確率為95.65%。3.基于全血樣品的Ⅱ型糖尿病前期診斷。采集112例(50例Ⅱ型糖尿病前期患者、62例正常人)全血樣品的ATR-FTIR光譜。首先將XGBoost結(jié)合Savitzky-Golay平滑算法對(duì)全血樣品的ATR-FTIR光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行判別分析,所建立最優(yōu)SG-XGBoost模型的Ⅱ型糖尿病前期診斷準(zhǔn)確率為91.5%;為提高Ⅱ型糖尿前期診斷模型的預(yù)測(cè)精度,然后研究了PCA和ICA特征提取算法對(duì)于模型效果的影響;最后將最佳Savitzky-Golay平滑模式及特征提取算法處理后的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析,所建立最優(yōu)SG-ICA-XGBoost模型的前期Ⅱ型糖尿病診斷準(zhǔn)確率為97.77%。本文研究成果表明利用人體血清和全血樣品的ATR-FTIR光譜結(jié)合XGBoost集成學(xué)習(xí)算法對(duì)Ⅱ型糖尿病及其早期患者的快速、準(zhǔn)確的診斷是可行的。
【圖文】：

圖 1-1 衰減全反射的產(chǎn)生示意圖大小在 0.5 至 2 微米之間，其精確的數(shù)值由入射波長(zhǎng)、晶體和角共同決定。需要注意的是，ATR 晶體的穿透深度會(huì)隨著激發(fā)發(fā)波長(zhǎng)為長(zhǎng)波，根據(jù)公式(1-1)可知穿透深度較大，此時(shí)得到的大，反之峰強(qiáng)則減小，因此 ATR 光譜峰強(qiáng)在長(zhǎng)波區(qū)域的靈敏度波長(zhǎng)的影響，ATR 晶體的穿透深度與待測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)也密切相候，只需在 ATR 晶體表面澆注淺量即可，當(dāng)待測(cè)介質(zhì)為固體的R 晶體表面緊密貼近才能獲得高質(zhì)量的 ATR 光譜[62]。由于隨著的增加，因此增加反射次數(shù)可以提高信號(hào)的信噪比。的典型材料包括鍺、KRS-5 和硒化鋅，硅通常適用于遠(yuǎn)紅外波力學(xué)性能，使其成為一種理想的 ATR 材料，但是帶來(lái)的高成本

暨南大學(xué)碩士學(xué)位論文加了儀器的使用價(jià)值。吸收光譜都是以獲得待測(cè)樣品在每個(gè)波長(zhǎng)下吸收激發(fā)光強(qiáng)度為散光譜”技術(shù)，即在樣品上照射單色光束，測(cè)量吸收了多少光行重復(fù)(例如紫外-可見光譜儀的工作原理)。傅立葉變換光譜是得相同的信息，傅里葉變換光譜儀內(nèi)部原理圖如圖 1-2 所示。激發(fā)光源發(fā)出一束光通過(guò)分束器，，分束器將光束分為兩束分光到達(dá)動(dòng)鏡的分光發(fā)生反射又會(huì)和同樣由定鏡反射回的分光在分動(dòng)鏡和定鏡反射回去的光此時(shí)會(huì)有一個(gè)恒定大小的光程差，從穿過(guò)待測(cè)物質(zhì)并被探測(cè)器所接收，被接收的干涉光會(huì)攜帶待測(cè)葉算法對(duì)探測(cè)器的信號(hào)進(jìn)行變換處理，最終得到紅外吸收光譜
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R587.1

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