一种基于组织切片鉴别人体性别的红外光谱分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于组织切片鉴别人体性别的红外光谱分析方法，先收集女性与男性的人体组织切片，测量其红外光谱，所得光谱采用化学计量方法进行光谱数据处理，采用模式识别分析方法建立性别的预测模型，再取未知性别的人体组织切片，按相同方法采集光谱并进行光谱数据处理，最后应用所建模型进行预测。本发明专利技术方法无需基于肉眼观察，也不需进行染色等处理，能够准确、客观、快速、简便地预测组织切片的性别，适用于不同部位的组织切片，且能够与病理学诊断共同无损使用相同的未染色切片，所得性别鉴别结果可为病理组织提供者的性别记录提供印证，尤其在法医检验中能够对事故现场残留的断离尸体或组织进行性别确认以快速准确辅助个体识别。

An Infrared Spectrum Analysis Method for Human Gender Identification Based on Tissue Section

The invention discloses an infrared spectral analysis method for identifying human gender based on tissue slices. Firstly, the human tissue slices of women and men are collected and their infrared spectra are measured. The obtained spectra are processed by stoichiometric method, the prediction model of gender is established by pattern recognition analysis method, and the human tissue slices of unknown sex are collected by the same method. Spectrum is processed and the model is used to predict the spectrum. The method can accurately, objectively, quickly and simply predict the sex of tissue slices without naked eye observation or dyeing. It is suitable for tissue slices of different parts, and can use the same non-stained slices together with pathological diagnosis. The obtained gender identification results can provide confirmation for the gender records of pathological tissue providers, especially in the case of pathological tissue providers. In forensic examination, the sexes of corpses or tissues remained in the accident scene can be confirmed to assist individual identification quickly and accurately.

【技术实现步骤摘要】
一种基于组织切片鉴别人体性别的红外光谱分析方法
本专利技术涉及人体性别的预测方法，更具体地说，涉及一种基于组织切片鉴别人体性别的红外光谱分析方法。
技术介绍
性别研究是生物学的重要内容之一。人类作为最高级的哺乳动物，其性别鉴别是身份识别的重要内容，在个性化服务、医疗及公共安全管理等领域均具有重要的意义。人体的性别主要是基于内外性器官以及颅骨、胸骨、骨盆等生理特征，组织细胞中性染色体等进行推断。此外，还有基于血清、尿液等进行性别鉴别的研究。但是在一些重大交通事故、空难、爆炸以及凶杀案件中，性器官、骨骼、血清以及尿液等难以获得，急需基于现场残留的断离尸体或组织进行性别确认以辅助个体识别，可见，基于人体组织鉴别性别在法医检验中具有重要意义。病理组织切片是由组织薄片制成的可供显微镜观察的切片标本。病理组织切片的性别鉴定结果除可以用于身份识别外，还可以与病理组织提供者的性别记录相结合，有效帮助确认病理组织提供者的信息无误，以避免由于样本混淆导致的误诊。目前，基于人体组织切片的性别鉴别研究主要是采用荧光显微镜对经特殊染色(如盐酸阿的平染色)的组织切片(如毛发石蜡切片、骨骼肌石蜡切片和牙髓石蜡切片)进行性染色体识别。但是这些方法存在以下缺点：1)性染色体检出结果较主观，例如需要基于肉眼识别并计数荧光点；2)检测灵敏度低，例如男性牙髓中Y染色体的平均检出率约为50％；3)干扰因素较多，例如由于细胞重叠形成类Y染色体颗粒，从而干扰Y染色体的确认。因此，寻找一种基于组织切片准确、客观、快速、简便的人体性别鉴别方法已成为亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种基于组织切片准确、客观、快速、简便的鉴别人体性别的红外光谱分析方法。经研究，本专利技术的技术方案如下：一种基于组织切片鉴别人体性别的红外光谱分析方法，包括以下步骤：(1)收集来自女性和男性的人体组织切片，并记录相应切片的性别信息；(2)测量步骤(1)所得每片切片的红外光谱；(3)对步骤(2)所得光谱，采用化学计量学方法进行光谱数据处理，采用模式识别分析方法建立性别的预测模型；(4)取未知性别的人体组织切片，按照步骤(2)所述方法测量红外光谱，按照步骤(3)所述方法进行光谱数据处理，然后应用步骤(3)所建模型预测该组织切片的性别。由于本专利技术方法是基于人体组织中性别的特征信息(如性激素、性染色体等)进行性别鉴别，所以本专利技术方法不受组织部位的影响，即本专利技术方法适用于不同部位的组织切片。同时，本专利技术方法也不受组织部位是否发生病变的影响，即本专利技术方法既适用于正常组织切片又适用于病理组织切片，例如肿瘤组织切片。由于染色剂的自身吸收对光谱中的性别特征信息存在干扰，因此，本专利技术中所述组织切片为未染色切片。优选的，一种基于组织切片鉴别人体性别的红外光谱分析方法，包括以下步骤：(1)收集来自女性和男性的人体组织切片，并记录相应切片的性别信息；(2)设置光谱测量参数：分辨率8cm-1、扫描次数不低于64次、扫描范围4000～1900cm-1，测量步骤(1)所得每片切片的红外透射光谱，每次扫描切片前以相同参数扫描并扣除背景；(3)对步骤(2)所得光谱，不经或经化学计量学预处理，选择建模光谱范围，采用主成分分析法即PCA降维，根据模型性能指数和正判率选取1个或多个主成分作为建模特征变量，采用线性或非线性模式识别分析方法建立性别的预测模型；(4)取未知性别的人体组织切片，按照步骤(2)所述方法测量红外光谱，按照步骤(3)所述方法进行光谱数据处理，然后应用步骤(3)所建模型预测该组织切片的性别。上述步骤(2)中的光谱测量参数经过了优选。只有采用适合于组织切片检测性别的红外光谱测量参数，才能获得表征性能强的红外光谱，从而为建立预测性能优良的性别鉴别模型提供高质量的数据。高的分辨率可以获得更多的数据，但同时也伴随着噪音的增加。为了确定最佳的分辨率，本专利技术固定扫描次数为32次，分别以分辨率为2cm-1、4cm-1、8cm-1、16cm-1、32cm-1对同一切片平行测量6次，综合方差大小及方差光谱的平滑程度得出分辨率为8cm-1和16cm-1时光谱最佳，但由于16cm-1的分辨率较低，切片信息数据较少，因此，光谱测量的分辨率优选为8cm-1。增加扫描次数可使光谱更准确，但光谱的采集时间会相应增加。为了确定最佳的扫描次数，本专利技术固定分辨率为8cm-1，分别以扫描次数为16、32、64、128次对同一切片平行测量6次，结果发现，扫描次数为16次和32次时光谱方差较大，扫描次数为64次和128次时方差光谱无明显差异，而扫描次数越多，所耗时间越长，因此，光谱测量的扫描次数优选为不低于64次。由于空白载玻片一般在红外光谱中低于1900cm-1的区域会出现非常强的吸收甚至全吸收，不利于光谱分析和准确预测，而且为了缩短光谱测量时间，本专利技术对扫描范围进行了筛选，从红外光谱范围4000～400cm-1内选择了待测组织特征信息区域4000～1900cm-1作为光谱测量的扫描范围。具体的，一种基于组织切片鉴别人体性别的红外光谱分析方法，包括以下步骤：(1)收集来自女性和男性的人体肺部组织切片，并记录相应切片的性别信息；(2)设置光谱测量参数：分辨率8cm-1、扫描次数不低于64次、扫描范围4000～1900cm-1，测量步骤(1)所得每片切片的红外透射光谱，每次扫描切片前以相同参数扫描并扣除背景；(3)对步骤(2)所得光谱，不经预处理或经Savitzky-Golay平滑即SGS预处理，选择建模光谱范围的波数上限值为3925±75cm-1即4000～3850cm-1、下限值为1995±15cm-1即2010～1980cm-1，采用PCA降维，按照贡献率由高到低的顺序选取前10个主成分作为建模特征变量，采用线性或非线性模式识别分析方法建立性别的预测模型；(4)取未知性别的人体肺部组织切片，按照步骤(2)所述方法测量红外光谱，按照步骤(3)所述方法进行光谱数据处理，然后应用步骤(3)所建模型预测该组织切片的性别。上述步骤(3)中的光谱预处理方案、建模光谱范围和建模特征变量均为适于肺部组织切片鉴别人体性别的优选方案。建模光谱范围和建模特征变量的优化有助于提取组织中性别的特征信息提高预测模型的特异性。本专利技术提供了基于肺部病理组织切片鉴别人体性别的具体实施例。从该实施例可以看出，在基于肺部组织切片建立鉴别人体性别的模型时，使用不同的光谱预处理方案、建模光谱范围和建模特征变量，所建模型的性能存在明显差异。优选的，上述步骤(3)中对步骤(2)所得光谱不进行预处理。方法更简单、检测时间更短。优选的，上述步骤(3)中线性模式识别分析方法为判别分析即DA，非线性模式识别分析方法为对向传播人工神经网络即CP-ANN。从本专利技术的具体实施例可以看出，基于优选的光谱预处理方案、建模光谱范围和建模特征变量所建立的鉴别人体性别的线性DA模型和非线性CP-ANN模型均可实现准确鉴别。也就是说，所建DA模型和CP-ANN模型均具有优良的预测性能，彼此相互印证了本专利技术所选择的光谱预处理方案、建模光谱范围和建模特征变量共同作用使样品的特征信息得到有效提取和利用。优选的，上述方法的步骤(2)中是在每片组织切片的3个不同位置各测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于组织切片鉴别人体性别的红外光谱分析方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)收集来自女性和男性的人体组织切片，并记录相应切片的性别信息；(2)测量步骤(1)所得每片切片的红外光谱；(3)对步骤(2)所得光谱，采用化学计量学方法进行光谱数据处理，采用模式识别分析方法建立性别的预测模型；(4)取未知性别的人体组织切片，按照步骤(2)所述方法测量红外光谱，按照步骤(3)所述方法进行光谱数据处理，然后应用步骤(3)所建模型预测该组织切片的性别。

【技术特征摘要】
1.一种基于组织切片鉴别人体性别的红外光谱分析方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)收集来自女性和男性的人体组织切片，并记录相应切片的性别信息；(2)测量步骤(1)所得每片切片的红外光谱；(3)对步骤(2)所得光谱，采用化学计量学方法进行光谱数据处理，采用模式识别分析方法建立性别的预测模型；(4)取未知性别的人体组织切片，按照步骤(2)所述方法测量红外光谱，按照步骤(3)所述方法进行光谱数据处理，然后应用步骤(3)所建模型预测该组织切片的性别。2.根据权利要求1所述的一种基于组织切片鉴别人体性别的红外光谱分析方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)收集来自女性和男性的人体组织切片，并记录相应切片的性别信息；(2)设置光谱测量参数：分辨率8cm-1、扫描次数不低于64次、扫描范围4000～1900cm-1，测量步骤(1)所得每片切片的红外透射光谱，每次扫描切片前以相同参数扫描并扣除背景；(3)对步骤(2)所得光谱，不经或经化学计量学预处理，选择建模光谱范围，采用主成分分析法即PCA降维，根据模型性能指数和正判率选取1个或多个主成分作为建模特征变量，采用线性或非线性模式识别分析方法建立性别的预测模型；(4)取未知性别的人体组织切片，按照步骤(2)所述方法测量红外光谱，按照步骤(3)所述方法进行光谱数据处理，然后应用步骤(3)所建模型预测该组织切片的性别。3.根据权利要求2所述的一种基于组织切片鉴别人体性别的红外光谱分析方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)收集来自女性和男性的人体肺部组织切片，并记录相应切片的性别信息；(2)设置光谱测...

【专利技术属性】
技术研发人员：范琦，杨洋，王娅兰，张雪，
申请(专利权)人：重庆医科大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50