目的:探究傅里葉變換紅外(Fourier transform infrared,FTIR)光譜技術(shù)結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)方法在法醫(yī)病理學(xué)中關(guān)于中暑死診斷和死亡時間推斷的應(yīng)用。方法:(一)中暑死鑒別診斷:雄性新西蘭白兔42只,體質(zhì)量2.2~2.5 kg,隨機(jī)分為中暑死組(21只)和對照組(21只,溺死、機(jī)械性窒息死和失血性休克死各7只)。采集玻璃體液FTIR光譜數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理,利用預(yù)處理后光譜數(shù)據(jù)建立中暑死鑒別模型。(二)死亡時間推斷:健康雄性SD大鼠30只,體質(zhì)量240~260 g,大鼠頸椎脫臼處死后置于4℃、20℃和30℃環(huán)境中(每組10只)。于不同時間點取大鼠肝組織,采集肝臟樣本的FTIR光譜數(shù)據(jù),對光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理并建立死亡時間推斷模型。結(jié)果:(一)中暑死鑒別診斷:(1)、不同死因白兔玻璃體液平均光譜差異較顯著,綜合t-檢驗和PCA結(jié)果,中暑死和對照組光譜的顯著差異主要和玻璃體液內(nèi)蛋白質(zhì)、氨基酸以及碳水化合物結(jié)構(gòu)或組分差異相關(guān);(2)、利用多種算法建立中暑死鑒別模型,其中利用遺傳算法(genetic algorithm)結(jié)合偏最小二乘判別分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)建立的判別模型較簡單(57個變量),模型敏感性、特異性和準(zhǔn)確度都達(dá)到了100%,受試者工作特征曲線(receiver operating characteristic curve,ROC)下面積(areas under the ROC curves,AUCs)為1。(二)死亡時間推斷:(1)、各溫度組不同死亡時間點大鼠肝組織平均光譜吸收峰差異較明顯;(2)、主成分分析(principle component analysis,PCA)顯示20℃和30℃環(huán)境中,不同死亡時間點光譜呈現(xiàn)較明顯的聚類趨勢,且這些光譜聚類趨勢主要與組織中某些蛋白質(zhì)、核酸以及碳水化合物等物質(zhì)組分或結(jié)構(gòu)差異相關(guān),而4℃組樣本分布較散亂,沒有發(fā)現(xiàn)較明顯的分布規(guī)律;(3)、分別利用4℃、20℃和30℃組光譜數(shù)據(jù)建立死亡時間推斷偏最小二乘(partial least squares,PLS)回歸模型,三個溫度組外部驗證結(jié)果決定系數(shù)(R~2)分別為0.55、0.82和0.96,預(yù)測均方根誤差(root mean square error of prediction,RMSEP)分別為38.5 h、16.4 h和4.6 h;(4)、將4℃和20℃組大鼠肝組織FTIR光譜數(shù)據(jù)分劃為0~24 h,48~96 h和120~168 h三個時間段,建立偏最小二乘判別分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)模型對死亡時間范圍進(jìn)行判別,4℃和20℃組PLS-DA模型外部驗證準(zhǔn)確度分別為69%和86%。結(jié)論:(1)、FTIR光譜技術(shù)能反映被檢測生物樣本幾乎全部的分子組分信息,在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景;(2)、可利用FTIR光譜技術(shù)結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)理論算法建立高溫死鑒別診斷模型,為復(fù)雜死因的法醫(yī)學(xué)鑒定創(chuàng)造了新的研究思路和方法;(3)、FTIR光譜技術(shù)結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)理論算法能有效地定性、定量分析大鼠死后肝組織,有望成為一種簡捷、快速的死亡時間推斷技術(shù)。
【學(xué)位單位】：山西醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：D919
【文章目錄】：
摘要
Abstract
常用縮寫詞中英文對照表
前言
    1.1 FTIR光譜
        1.1.1 FTIR光譜原理
        1.1.2 FTIR光譜預(yù)處理及質(zhì)量控制
        1.1.3 FTIR光譜數(shù)據(jù)分析
        1.1.4 FTIR光譜在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用
    1.2 中暑死鑒別診斷
    1.3 死亡時間推斷
    1.4 本研究的內(nèi)容與優(yōu)勢
第一部分 中暑死鑒別診斷
    1、材料與方法
        1.1 樣本處理和取材
        1.2 ATR-FTIR 光譜采集
        1.3 ATR-FTIR 光譜預(yù)處理
        1.4 數(shù)據(jù)分析
        1.5 應(yīng)用軟件
    2、結(jié)果
        2.1 白兔玻璃體液FTIR光譜特征
        2.2 實驗組和對照組FTIR光譜PCA結(jié)果
        2.3 中暑死鑒別診斷模型構(gòu)建
    3、討論
    4、總結(jié)
第二部分 死亡時間推斷
    1、材料與方法
        1.1 樣本處理和取材
        1.2 FTIR光譜采集
        1.3 FTIR光譜預(yù)處理
        1.4 數(shù)據(jù)分析
        1.5 應(yīng)用軟件
    2、結(jié)果
        2.1 各溫度組不同PMI大鼠肝組織FTIR平均光譜
        2.2 各溫度組光譜PCA結(jié)果
        2.3 建立PMI推斷PLS回歸模型
        2.4 建立PLS-DA模型判斷PMI范圍
    3、討論
    4、總結(jié)
參考文獻(xiàn)
綜述
    參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷

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本文編號：2868351