用于处理质谱的方法和系统技术方案

提供了一种标识由在质谱仪中检测到的时变瞬态信号产生的质谱中的伪峰的方法。所述方法包括以下步骤：使用具有一个或多个可调整参数的正则化反演算法根据所述一个或多个可调整参数的第一组值由所述时变瞬态信号生成第一质谱；使用所述正则化反演算法根据所述第一组值的一个或多个相应扰动版本由所述瞬态信号生成一个或多个扰动质谱；通过将所述第一质谱与所述扰动质谱中的至少一个扰动质谱进行比较来标识所述第一质谱中的一个或多个伪峰。还提供了对应的系统和计算机可读介质。还提供了对应的系统和计算机可读介质。还提供了对应的系统和计算机可读介质。

【技术实现步骤摘要】
用于处理质谱的方法和系统


[0001]本专利技术涉及用于标识质谱中的伪峰，具体地由应用正则化反演算法引起的伪峰的系统和方法。

技术介绍

[0002]通常被称为质谱法的分析技术系列的目标是通过标识在样品被电离并且可能碎裂时产生的离子物种以及所述离子物种的相对丰度来表征样品。离子物种的质量(或质荷比)对所述离子物种的相对丰度的绘图是通常被称为质谱的绘图。然而，质谱法技术的有限准确度可能会导致难以分辨实验中存在的具有相似质荷比的不同离子物种。具体地，所产生的质谱可以含有似乎是单独峰的峰，所述单独峰实际上是两个或更多个相邻峰的卷积，每个相邻峰各自对应于不同的离子物种。应当了解，此类卷积可能会导致样品表征的误差，因为重要的离子物种可能会被忽略，并且其它离子物种的丰度可能会被高估或低估。
[0003]因此，已经开发了尝试通过对质谱法数据进行后处理来提高质谱法的分辨力的许多技术。具体地，多种技术尝试通过经过后处理有效地对质谱中的峰进行去卷积来提高分辨率。傅里叶变换质谱法(FTMS)领域中可能最容易理解此类卷积以及减轻此类卷积的尝试。
[0004]在FTMS中，离子物种以及所述离子物种的存在的相对丰度是以质谱仪内的俘获场所包含的相干振荡离子包的形式进行标识。相干离子包的振荡频率为离子物种的质荷比的函数，并且在本文中被称为离子物种的“特征频率”。俘获场可以由例如傅里叶变换离子回旋共振 (FTICR)质量分析仪中的静电场和静磁场的组合或仅由例如轨道俘获质量分析仪，如来自赛默飞世尔科技公司(Thermo Fisher Scientific)(TM)的Orbitrap(TM)质量分析仪中的静电场提供。使用RF场的FTMS也是已知的。
[0005]通常，由在振荡离子在附近经过时在质量分析仪的检测电极上诱发的图像电流S(t)(也被称为连续瞬态图像电流并且在本文中被称为“瞬态”或“时变瞬态信号”)检测离子。因此，瞬态包括一个或多个周期性信号的叠加。每个周期性信号对应于相应相干离子包在质量分析仪内以相应特征频率进行的振荡。仅在有限时间T内测量(或捕捉或记录)瞬态，所述有限时间被称为瞬态的“持续时间”。
[0006]瞬态处理通常涉及离散傅里叶变换(DFT)，其将瞬态分解成多个周期性函数(也被称为傅里叶基底函数)。每个傅里叶基底函数定域在相应频率(也被称为傅里叶变换箱(bin))处。对应于傅里叶基底函数的频率形成频率组(被称为傅里叶网格)。傅里叶基底函数在频域中相等间隔，即相邻频率之间的间隔是恒定的。具体地，一组频率中的相邻频率之间的间隔(在本文中被称为一组频率的“间隔”)由瞬态的持续时间的倒数确定。分解包括基于瞬态计算对应于每个傅里叶基底函数的单独复振幅。由此形成一组复振幅。因此，离散傅里叶变换 (DFT)表示频域中的瞬态。具体地，瞬态表示为一组复振幅。一组复振幅中的每个复振幅对应于一组频率中的相应频率，即对应的傅里叶基底函数所定域的频率。
[0007]存在于瞬态(如先前所描述的)中的周期性信号与复振幅有关。具体地，周期性信
号将促成对应于一组频率中的多个频率的复振幅。在给定实验条件下，多个频率将基本上集中在特定离子物种的特征频率。因此，一组复振幅对一组频率的绘图将示出一个或多个峰，每个峰基本上集中于存在于瞬态中的相应特征频率，即每个峰的质心将基本上等于特征频率。
[0008]如上文所描述，存在于瞬态中的周期性信号的频率为离子物种的m/z比的函数。因此，可以将每个峰的质心从频率转换(或变换或解释)成相应m/z比，由此标识相应离子物种。此外，可以将每个峰的高度转换(或变换或解释)成相应离子物种的相应相对丰度。
[0009]在这种方案中，显而易见的是，可能会引起相邻峰的卷积。具体地，归因于傅立叶网格中的频率的间隔，如果两个(或更多个)不同的离子物种具有足够接近傅立叶网格上的共有频率点的特征频率，则所述点处的质谱中的峰将表示两个(或更多个)离子物种的单独峰的卷积。实际上，当瞬态包括两个或更多个接近的特征频率时，质谱会包括两个或更多个重叠峰。如果瞬态的两个特征频率之间的间隔(或差)小于阈值，则两个峰将无法分辨。这种误差会导致经过转换的m/z比的误差(并且因此不正确地标识离子物种)以及经过转换的相对丰度的误差。虽然所述误差取决于局部谱密度，但可靠分辨率的实际阈值通常是对应于瞬态的傅立叶网格的间隔的两倍。还应当了解，给定样品的可靠分辨率也可能会受到各种离子物种的各种组分之间的相位关系的影响，这可能会引起相邻组分之间的建设性或破坏性干扰。此效应可以在谱密度中含蓄地加以解释，其中显式的相位依赖性被抵消。
[0010]附图中的图1a示出了此问题的实例。图示出了瞬态的第一信号150、瞬态的第二信号160 和瞬态的谱170。第一信号150具有特征频率f1。第二信号160具有特征频率f2。f1与f2之间的差等于傅里叶网格的间隔。谱170具有两个中心峰。谱170的最左边峰对应于第二信号160。谱170的最右边峰对应于第一信号150。峰的质心与相关联的特征频率之间也存在误差174。峰的高度(或强度)与对应的信号150、160的高度(或强度)之间存在误差172。随着谱密度(即谱的给定区域的谐波分量的数量)增加且其间隔减小，误差变得更加明显。如上文关于可靠分辨率所述的，此误差也可能会受到各种离子物种的各种组分之间的相位关系的影响，这可能会引起相邻组分之间的建设性或破坏性干扰。
[0011]附图的图1b展示了所述问题。图示出了瞬态的第一信号150、瞬态的第二信号160和将从瞬态再生的谱170。在这种情况下，f1与f2之间的差等于傅里叶网格的间隔的一半。谱170 具有单个峰，即不解析对应于两个信号150、160的特征频率。谱的单个峰的质心与两个特征频率中的任一个特征频率相比较存在误差。另外，单个峰的高度既不等同于两个信号150、 160的高度之和，也不等同于两个信号150、160的高度中的任一个高度。归因于这些误差，将会不正确地标识对应于信号150、160的离子物种中的任一离子物种。从峰报告的相对丰度也将是不正确的。这可能会导致使用信号170中的其它峰计算的丰度比的误差，所述其它峰自身是准确的。
[0012]为了解决这些问题，已经开发了去卷积技术，其寻求将此类卷积峰去卷积(或分解)成单独的组分峰，并且因此产生改进的质谱。通常，此类方法涉及在较精细的傅立叶网格(即，频率间隔减小的网格)上构建新的质谱并将所述较精细的网格上的所述新的质谱拟合到较粗略的网格上的原始质谱。实际上，原始质谱去卷积到较精细的网格上。
[0013]应当了解，此种去卷积固有地是不适定问题。具体地，可能存在多于一种可能的解决方案，在这种情况下可能存在多于一种可能的经过去卷积的质谱。同样，应当了解，此种
问题固有地在数值上也是病态性的。为了减轻这个问题，去卷积技术通常使用正则化的数学技术来尝试提供稳定的解决方案。此种去卷积技术的实例是以下文献中所述的“相位约束谱去卷积方法(Phase
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种标识由在质谱仪中检测到的时变瞬态信号产生的质谱中的伪峰的方法，所述方法包括：使用具有一个或多个可调整参数的正则化反演算法根据所述一个或多个可调整参数的第一组值由所述时变瞬态信号生成第一质谱；使用所述正则化反演算法根据所述第一组值的一个或多个相应扰动版本由所述瞬态信号生成一个或多个扰动质谱；通过将所述第一质谱与所述扰动质谱中的至少一个扰动质谱进行比较来标识所述第一质谱中的一个或多个伪峰。2.根据权利要求1所述的方法，其中每个生成步骤包括将所述正则化反演算法应用于由所述时变瞬态信号生成的初始质谱。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法进一步包括通过将离散傅里叶变换应用于所述时变瞬态信号来形成所述初始质谱。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述正则化反演算法包括将离散傅里叶变换应用于所述时变瞬态信号的某个版本，所述时变信号的所述版本包括一定数量的零消隐条目。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述一个或多个可调整参数中的一个可调整参数控制所述时变瞬态的所述版本中的所述零消隐条目数量。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述正则化反演算法是迭代算法。7.根据权利要求6所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：塞莫费雪科学不来梅有限公司，
类型：发明
国别省市：