本发明专利技术公开了一种快速鉴别临床常见致病菌（如金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、大肠埃希氏菌）的方法。具体包括以下步骤：(1)采集金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、大肠埃希氏菌样本的近红外光谱图；(2)对金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、大肠埃希氏菌样本的近红外光谱进行PCA降维处理；(3)建立Fisher判别函数进行分类。发明专利技术所采取的主成分分析法结合Fisher判别引入到鉴别常见的致病菌，不仅能够快速鉴别出致病菌的种类，并且具有高精度、操作简单等优点，在后续的临床菌种鉴别工作中有重大贡献，具有良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种涉及临床常见三种致病菌的分类方法，结合主成分分析与Fisher 判别法构建快速鉴别临床常见的三种致病菌的方法及应用。
技术介绍
金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus)是人类的一种重要病原菌，隶属于葡 萄球菌属（Staphylococcus这个英文也可不加），有"嗜肉菌〃的别称，是革兰氏阳性菌的 代表，可引起许多严重感染。沙门氏菌属有的专对人类致病，有的只对动物致病，也有对人 和动物都致病。沙门氏菌病是指由各种类型沙门氏菌所引起的对人类、家畜以及野生禽兽 不同形式的总称。感染沙门氏菌的人或带菌者的粪便污染食品，可使人发生食物中毒。大 肠埃希氏菌（E.coli要全称）通常被称为大肠杆菌，对人和动物有病原性，尤其对婴儿和幼 畜（禽），常引起严重腹泻和败血症，它是一种普通的原核生物。近红外光谱仪（NearInfraredSpectrumInstrument，NIRS)是介于可见光（Vis) 和中红外（MIR)之间的电磁辐射波，近红外光谱区定义为780-2526nm的区域，是人们在吸 收光谱中发现的第一个非可见光区。近红外光谱区与有机分子中含氢基团（〇-H、N-H、C-H) 振动的合频和各级倍频的吸收区一致，通过扫描样品的近红外光谱，可以得到样品中有机 分子含氢基团的特征信息，而且利用近红外光谱技术分析样品具有方便、快速、高效、准确 和成本较低，不破坏样品，不消耗化学试剂，不污染环境，仪器便携等优点，因此该技术受到 越来越多人的青睐。 在实际工作中，只需要知道样品的类别和质量等级，并不需要知道样品中含有的 组分数和其含量的问题，这时候需要模式识别法。近红外光谱的定性依据主要是光谱本身， 因为光谱反映了真实样品的组成和结构信息，相同或者近似的样品有着相同或相近的光 谱。通过应用含糊的数学光谱匹配方式进行实际的定性分析。近红外光谱常用模式识别方 法主要有聚类分析、主成分分析结合马氏距离的判别、主成分分析结合最小二乘支持向量 机的方式等。由于原始光谱维数多，并且聚类分析法是根据距离指标（如欧氏距离）来进 行，所以处理起来较为复杂，而且样本量较大时，要获得聚类结论有一定困难。所以很多研 究都是在原始光谱上通过主成分分析后再进行聚类，而主成分分析结合马氏距离的方法会 夸大了微小的变量作用，受协方差矩阵不稳定的影响，而主成分分析结合最小二乘支持向 量机的方法由于参数的选取具有一定的"盲目性"，采用参数空间穷尽搜索法优化，费时而 且精度不高。 临床上对于病原菌的鉴别是通过在培养基进行增菌培养，经过一定的时间观察培 养基上的形状特征，进行染色、镜检。根据菌体的形状及染色特征初步判定细菌的种属。将 得到的菌株进一步进行生化鉴定，由于不同的菌株生化反应出来信息不一样，最终得到致 病菌的所属种类。整个过程鉴定冗长耗时，检测成本高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种基于主成分分析与Fish判别方法快速、准确地鉴别 临床常见致病菌的方法。 本专利技术采用以下技术方案实现：一种基于主成分分析与Fish判别法快速鉴别临 床致病菌的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1 :培养致病菌样本；步骤S2 :把样本 进行近红外光谱扫描，采集这三种细菌的近红外光谱，并剔除异常的样本数据；步骤S3:选 取4003. 497~12396. 18cm1特征波段下的光谱信息，运用多元散射校正MSC进行对光谱信 息进行处理；步骤S4:将处理后的光谱数据利用主成分分析法（PCA法）进行数据的降维处 理，在满足累计可信度为>98%条件下选取主成分个数；步骤S5:经过主成分分析方法后选 取相应的主成分后，建立起Fisher判别函数，建立对应的三种细菌的鉴别模型，得到判别 函数；步骤S6:经过Fisher判别分析后，通过特征值和其方差的贡献率来选取出需要的判 别函数的个数；步骤S7:各个种类的细菌在经过主成分分析后的数据，在选取出来的判别 函数中，得到在各个判别函数降维后的每种种类的中心值；步骤S8:通过判别未知的菌类 距离每种菌类的中心值来鉴别其类别。 在本专利技术一实施例中，步骤S5建立Fisher判别函数包括以下具体步骤： 步骤S51 :求解Fisher判别分析：总体有C类y=WTx，类内样本点协方差矩阵：*每类距离总体中心协方差矩阵：其中是各类的中心，μ是总体中心，Ni是各类的样本数，Ν=ΣΝ1;步骤S52:根据度量辱到投影的W取决于,?1?求解的特征值对应的特征向量。 在本专利技术一实施例中，所述临床致病菌为金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、大肠埃希氏 菌。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术所采取的主成分分析法结合Fisher判别引入到鉴别常见的致病菌，不仅能够快速鉴别出致病菌的种类，并且具有高精 度、操作简单等优点，在后续的临床菌种鉴别工作中有重大贡献，具有良好的应用前景。【附图说明】 图1为本专利技术的流程示意图。 图2实施所述金黄色葡萄球菌的近红外原始吸收光谱图。 图3实施所述沙门氏菌的近红外原始吸收光谱图。 图4实施所述大肠埃希氏菌的近红外原始吸收光谱图。 图5经过MSC预处理后的金黄色葡萄球菌的近红外吸收光谱图。 图6经过MSC预处理后的沙门氏菌的近红外吸收光谱图。 图7经过MSC预处理后的大肠埃希氏菌的近红外吸收光谱图。 图8经过Fisher判别后的聚类效果图。【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术做进一步说明。 本专利技术采用以下技术方案实现：一种基于主成分分析与Fish判别法快速鉴别临 床致病菌的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1 :培养致病菌样本；步骤S2 :把样本 进行近红外光谱扫描，采集这三种细菌的近红外光谱，并剔除异常的样本数据；步骤S3:选 取4003. 497~12396. 18cm1特征波段下的光谱信息，运用多元散射校当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于主成分分析与Fish判别法快速鉴别临床致病菌的方法，其特征在于：包括以下步骤:步骤S1：培养临床致病菌样本；步骤S2：将样本进行近红外光谱扫描，采集这三种细菌的近红外光谱，并剔除异常的样本数据；步骤S3：选取4003.497~12396.18 cm‑1特征波段下的光谱信息，运用多元散射校正MSC进行对光谱信息进行处理；步骤S4：将处理后的光谱数据利用主成分分析法PCA法进行数据的降维处理，在满足累计可信度为>98 %条件下选取主成分个数；步骤S5：经过主成分分析方法后选取相应的主成分后，建立起Fisher判别函数，建立对应的三种细菌的鉴别模型，得到判别函数；步骤S6：经过Fisher判别分析后，通过特征值和其方差的贡献率来选取出需要的判别函数的个数；步骤S7：各个种类的细菌在经过主成分分析后的数据，在选取出来的判别函数中，得到在各个判别函数降维后的每种种类的中心值；步骤S8：通过判别未知的菌类距离每种菌类的中心值来鉴别其类别。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王武，王建明，李详辉，陈敏，林东红，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。