近红外光谱光纤探头的创新设计用于骨关节炎的原位检测

作者：符娟娟; 唐金兰; 包一麟; 尚慧; 吴进锦; 王潇; 尹建华^*

来源：红外与毫米波学报, 2021, 40(06): 784-790.

• 自聚焦透镜
• 反射式近红外光纤探头
• 骨关节炎
• 近红外光谱
• 主成分分析-Fisher判别

创新设计了一款操作灵活、方便、适于生物医学原位检测的反射式近红外(NIR)光纤探头,通过将自聚焦透镜耦合到NIR光纤探头的顶端,并对探头结构、光纤排布进行全新设计,使光纤探头具有更高的测量精度和收集效率。通过耦合傅里叶变换近红外光谱仪对蔗糖样本进行NIR光谱采集,发现该反射式NIR光纤探头具有高效便捷的特点以及较高的光谱重复性和信噪比。采用该光纤探头对犬膝关节股骨端关节软骨进行NIR光谱离体原位检测,这些光谱数据经一阶导数2次多项式21点Savitzky-Golay平滑预处理后再进行主成分分析和Fisher判别分析。模型初始案例和交互验证案例正确识别率分别为97.62%、90.47%,样本预测集的识别率达96.43%,证明了采用该NIR光纤探头进行NIR光谱原位检测的有效性及骨关节炎识别的可行性,可为骨关节炎的临床诊断奠定实验基础。

• 单位
  南京航空航天大学; 自动化学院