病毒性肝炎是由多种肝炎病毒引起的肝脏病变为主的一种传染病,是影响人类健康的严重威胁之一。其中乙型肝炎和丙型肝炎是导致肝硬化和肝细胞癌变的主要原因。针对这两种病毒的治疗方案差异很大,要想选择针对性的治疗方案必须提前对两种肝炎病毒进行区分,而两者在临床上的症状非常相似,仅凭患者的临床症状难以将乙肝患者和丙肝患者区分开来。
拉曼光谱是一种基于非弹性散射的光学分析技术,具有创伤小,灵敏度高等优点,已被广泛用于甲状腺,高度肾素高血压,前列腺癌,胃癌等疾病的诊断。拉曼光谱提供了分子水平上血清的化学组成的详细信息,这为乙肝患者和丙肝患者的区分提供了基础。
在我们的实验中,获得了来自感染HBV患者的480个新鲜血液样品和来自感染 HCV 患者的346个新鲜血液样品。从每个样本中获取3mL 新鲜血液,不加任何抗凝剂,将样品放在4℃下用高速离心(4000r/min)离心20min,提取最上层的清液即获得血清,并将获取的血清分装于离心管中并保存于-20℃的冰箱中以备实验使用。
基于现有文献,如表1标明了拉曼峰的位置及对应的物质。由光谱分析可 知,两组血清的拉曼峰在877cm-1,957cm-1,1002cm-1,1155cm-1,283cm-1,1 447cm-1,1515cm-1,1654cm-1等处均有分布。分析原因,由于HBV感染组与HCV感染组的血清在病理,生理上存在一定关联,因而两者血清拉曼光谱特点存在交叉,拉曼峰出现的位置相同,仅强度存在差异,不易区分。而在1002cm-1,1155cm-1和1515cm-1处,感染 HBV 的样本血清的拉曼峰的归一化强度明显高于感染 HCV 的,表明感染 HBV 的血清中的苯丙氨酸,细胞色素,胞嘧啶的含量高于感染 HCV 的,因而可以利用血清拉曼光谱来区分乙肝患者和丙肝患者。
在这项研究中对提取特征后的480个感染 HBV 患者和346个感染 HCV 患者样本数据进行划分,其中611例训练集包括350例感染 HBV患者和 261 例感染 HCV 患者,测 试 集 215 例 包 括130例感染 HBV 患者和感染85例 HCV 患者。
在本研究中,我们证明了血清拉曼光谱结合模式识别算法可用于区分乙肝患者和丙肝患者。基于苯丙氨酸,细胞色素,胞嘧啶等生物分子的光谱差异,使用模式识别算法提取有效的光谱数据信息对样本进行分类,经过比较,本研究使用 PCA-PSO-SVM 模式识别算法区分乙肝患者和丙肝患者的准确度最高,说明了使用血清拉曼光谱仪区分乙肝患者和丙肝患者的潜力。