一种基于红外光谱的羊细粒棘球蚴病和羊布氏杆菌病的分类模型及其建立方法、检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术为一种基于红外光谱的羊细粒棘球蚴病和羊布氏杆菌病的分类模型及其建立方法、检测装置。一种基于红外光谱的羊细粒棘球蚴病和羊布氏杆菌病的分类模型的建立方法，包括：(1)采集健康羊和患病羊的新鲜血液，提取血清，得血清样本；(2)对血清样本采用傅里叶变换红外光谱(FT

【技术实现步骤摘要】
一种基于红外光谱的羊细粒棘球蚴病和羊布氏杆菌病的分类模型及其建立方法、检测装置


[0001]本专利技术属于畜牧业疾病检测的
，具体涉及一种基于红外光谱的羊细粒棘球蚴病和羊布氏杆菌病的分类模型及其建立方法、检测装置。

技术介绍

[0002]细粒棘球蚴病(亦称包虫病)严重威胁公共卫生安全和畜牧业，在全球分布范围广泛，在我国北方和西南地区的广大农牧区较常见。2016年10月24日，国家卫生计生委等12个部委联合发布了《全国包虫病等重点寄生虫病防治规划(2016
‑
2020年)》，该规划指出，包虫病疫情严重流行地区包括新疆、青海、甘肃、宁夏、内蒙古、西藏和四川等7个省和自治区，占全国面积的44％。羊是棘球绦虫主要的中间宿主，对细粒棘球蚴病羊进行有效的防控措施，对于阻断包虫病的传播和发展具有重大的意义。目前采用的细粒棘球蚴病羊的筛查技术主要有影像学诊断技术和血清免疫学检测方法。影像技术需要配备昂贵的B超仪、CT扫描仪和专业的影像学技师，诊断流程也较为繁琐并需要专业的影像学医师的判读。影像超声检测前，还需要剔除羊毛，及两名工作人员固定住羊的身体，影像超声医师才能进行检测。虽然采集羊血清较为容易，但细粒棘球蚴病羊血清免疫学检测试剂盒存在检测时间长、产品批次间难以标准化与交叉反应、检测特异度低等缺点。此外，细粒棘球蚴病主要分布于我国西部的农牧贫困地区，需要研发新型、经济、便携、易操作的，能够快速鉴别出细粒棘球蚴病羊的筛查技术，才能为细粒棘球蚴病的定期筛查和治疗工作提便利条件。
[0003]布氏杆菌病(亦称布病)是由布鲁氏杆菌感染引起的人畜共患传染病，在我国牧区高发。布鲁氏杆菌感染家畜后，会导致家畜易发流产和奶量及肉量减产等问题。人接触患布氏杆菌病家畜、或误食其奶和肉等，会导致人感染布氏杆菌病。目前羊布氏杆菌病诊断方法主要依靠虎红平板凝集试验和试管凝集实验，但存在费时和准确率低等问题。
[0004]细粒棘球蚴病和布氏杆菌病是羊易感染的两种疾病，而目前没有可同时检测羊细粒棘球蚴病和羊布氏杆菌病的诊断技术。因此，本专利技术提出一种基于傅里叶变换红外光谱(FT
‑
IR)的羊细粒棘球蚴病和羊布氏杆菌病的分类模型及其建立方法、检测装置。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于红外光谱的羊细粒棘球蚴病和羊布氏杆菌病的分类模型的建立方法，基于机器学习算法，结合FT
‑
IR光谱，建立的分类模型对一次性实现筛查感染细粒棘球蚴病羊和感染布氏杆菌病羊具有很大的应用潜力。
[0006]为了实现上述目的，所采用的技术方案为：
[0007]一种羊细粒棘球蚴病和羊布氏杆菌病的分类模型的建立方法，包括以下步骤：
[0008](1)采集健康羊和患病羊的新鲜血液，静置后离心，提取血清，得血清样本；
[0009](2)对所述的血清样本采用傅里叶变换红外光谱仪进行检测，获得FT
‑
IR光谱数据；
[0010](3)对所述的FT
‑
IR光谱数据进行基线校正和归一化等处理，得处理后的光谱数据；
[0011](4)对所述的处理后的光谱数据进行降维后，建立主成分分析法(PCA)
‑
线性判别分析(LDA)或PCA
‑
支持向量机(SVM)分类模型，得所述的羊细粒棘球蚴病和羊布氏杆菌病的分类模型。
[0012]进一步的，所述的步骤(1)中，患病羊为细粒棘球蚴病羊和/或布氏杆菌病羊。
[0013]再进一步的，健康羊的血清样本至少采集125例；
[0014]所述的患病羊为细粒棘球蚴病羊，患病羊的血清样本至少采集77例；
[0015]所述的患病羊为布氏杆菌病羊，患病羊的血清样本至少采集101例。
[0016]进一步的，所述的步骤(2)中，检测的分辨率为4cm
‑1，扫描次数为32次，在600
‑
4000cm
‑1扫描范围内获取FT
‑
IR光谱数据。
[0017]进一步的，所述的步骤(4)中，采用主成分分析法在建模光谱范围内对于预处理后的数据进行降维。
[0018]再进一步的，所述的建模光谱范围为全波长600
‑
4000cm
‑1和不同波段波长900
‑
1200cm
‑1、1200
‑
1500cm
‑1、1500
‑
1700cm
‑1、2800
‑
3080cm
‑1、3090
‑
3700cm
‑1。
[0019]进一步的，所述的步骤(4)中，建立SVM分类模型。
[0020]本专利技术的另一个目的在于提供一种基于红外光谱的羊细粒棘球蚴病和羊布氏杆菌病的分类模型，采用上述的建立方法得到，可用于辅助细粒棘球蚴病羊和布氏杆菌病羊的早期筛查和预防。
[0021]本专利技术还有一个目的在于提供羊细粒棘球蚴病和羊布氏杆菌病的检测装置，可用于细粒棘球蚴病羊和布氏杆菌病羊的筛查，可以一次性实现感染细粒棘球蚴病羊和感染布氏杆菌病羊的分类筛查。
[0022]一种羊细粒棘球蚴病和羊布氏杆菌病的检测装置，包括：激光器、红外光谱仪、计算分析系统；
[0023]所述的傅里叶变换红外光谱仪对每个样进行一次扫描，用于获取血清红外光谱数据，并把所得血清红外光谱数据传送至所述的计算分析系统；
[0024]所述的计算分析系统接受傅里叶变换红外光谱仪所采集的血清红外光谱数据，并对数据进行基线校正和归一化的预处理；
[0025]所述的计算分析系统对已预处理后的血清红外光谱数据采用主成分分析法(PCA)进行降维后，取累计方差贡献率最大并且有统计学差异的主成分输入至支持向量机(SVM)和线性判别分析(LDA)算法中，建立分类模型，并将所有样本随机分成训练集和测试集,最终输出患病组和健康组的分类诊断结果。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0027]目前，感染细粒棘球蚴病的羊的筛查，主要采用影像(超声和CT等)和血清免疫学等技术。影像技术需要配备昂贵的B超仪、CT扫描仪和专业的影像学技师，诊断流程也较为繁琐并需要专业的影像学医师的判定。影像超声检测前，还需要剔除羊毛，及两名工作人员固定住羊的身体，影像超声医师才能检测。虽然采集羊血清较为容易，但羊棘球蚴病血清免疫学检测试剂盒存在检测时间长、产品批次间难以标准化与交叉反应等缺点。而用于布病的主要诊断技术有：细菌学检测、血清学检测以及分子生物学检查。细菌分离培养是目前诊
断布氏杆菌病的金标准方法，但缺点是细菌培养周期长，并且在鉴定生长细菌期间有潜在的实验室获得性布氏杆菌病风险。虽然血清学检测虎红平板凝集试验(RBPT)具有使用速度快、价格低的优点，但是患病初期抗体未产生时有“窗口期”，同时容易受其他细菌交叉反应的影响，给出假阳性反应的结果。血清凝集试验(SAT)多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于红外光谱的羊细粒棘球蚴病和羊布氏杆菌病的分类模型的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采集健康羊和患病羊的新鲜血液，静置后离心，提取血清，获得血清样本；(2)对所述的血清样本采用傅里叶变换红外光谱仪进行检测，获得傅里叶变换红外光谱数据；(3)对所述的傅里叶变换红外光谱数据进行基线校正和归一化等处理，得处理后的光谱数据；(4)对所述的处理后的光谱数据进行降维后，建立主成分分析
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线性判别分析或主成分分析
‑
支持向量机分类模型，得所述的羊细粒棘球蚴病和羊布氏杆菌病的分类模型。2.根据权利要求1所述的建立方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，患病羊为细粒棘球蚴病羊和/或布氏杆菌病羊。3.根据权利要求2所述的建立方法，其特征在于，健康羊的血清样本至少采集125例；所述的患病羊为细粒棘球蚴病羊，患病羊的血清样本至少采集77例；所述的患病羊为布氏杆菌病羊，患病羊的血清样本至少采集101例。4.根据权利要求1所述的建立方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，检测的分辨率为4cm
‑1，扫描次数为32次，在600
‑
4000cm
‑1扫描范围内获取傅里叶变换红外光谱数据。5.根据权利要求1所述的建立方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，采用主成分分析法在建模光谱范围内对于预处理后的数据进行降维。6.根据权利要求5所述的建立方法，其特征在于，所述的建模光谱范围为全波...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕国栋，林仁勇，刘辉，吾布里塔里甫，
申请(专利权)人：新疆医科大学第一附属医院，
类型：发明
国别省市：