一种基于傅里叶红外光谱技术和化学计量学算法鉴别月经血与外周血的方法

本发明涉及物证鉴定领域，具体涉及一种基于傅里叶红外光谱技术和化学计量学算法鉴别月经血与外周血的方法。

背景技术：

1、在法医学实践中，常常通过检测生物组织的来源用来提示案件发生的过程。法医学家通过确认犯罪现场的液体的性质可以为案件的侦破提供重要的线索。在法医学实践中通过准确区分外周血(peripheralblood，pb)与月经血(menstrualblood，mb)，可以为命案现场血液来源提供证据。

2、日前，研究者们陆续提出许多检测月经血与外周血的方法。

3、首先是细胞形态学观察法，是一种常用的鉴别月经血和外周血的传统鉴定方法。该方法是通过特殊染色，在共聚焦显微镜下寻找月经血中的特异性细胞，但是细胞形态学观察法需要大量新鲜血液，现在的犯罪现场体液越来越痕量化，很难获得大量充足的新鲜血液，故本方法越来越难以应用到实践中。

4、在19世纪六七十年代，人们开始对月经血中特异性生物大分子进行研究，利用乳酸脱氢酶鉴别月经血和外周血。月经血和外周血的区别在于月经血中ldh4和ldh5多于外周血，ldh同工酶谱在30天内可保持稳定。但是该方法也存在一定的局限性，随着时间的延长，尸体中的血的ldh4和ldh5的含量会增加，会对月经血与外周血的鉴别造成一定的影响，从而产生鉴定上的困难。

5、迄今为止，通过全基因组dna甲基化分析和基因特异性分析，已经确定了许多在不同类型体液中显示不同dna甲基化模式的cpg标记。hwanyoung选择slc26a10基因中的2个cpgs(cg09696411和cg18069290)作为月经血特异性甲基化标记，通过对月经血和阴道液进行全基因组dna甲基化分析，并与humanmethylation450beadchip阵列数据进行比较，cg18069290和cg09696411只在经血中甲基化。但该标记的特异性程度与月经周期时间段和月经血收集方法有关。而且我们已知的是，dna甲基化和年龄有相关性，所以dna甲基化法在运用时应注意排除各项干扰因素。dna甲基化法在鉴别过程中容易受到各种干扰因素的影响，从而造成鉴定结果的错误。

6、d-二聚体检测最开始作为血管内凝血、深静脉血栓形成以及肺栓塞的诊断方法而开发出来的检测方法。人类血液中的纤溶蛋白衍生物中含有的d-二聚体是纤维蛋白溶解的特异性标记物。在月经期间，纤溶蛋白是阻断血液凝固，使月经血容易流出的重要步骤，早在1996年就有学者提出利用d-二聚体来鉴别月经血与外周血。但是其方法操作过于复杂，对实验室要求高，无法快速的进行鉴定。

7、rna分析技术在鉴别月经血与外周血中属于主流技术，近年来越来越多的研究人员把目光转向了rna。利用mirna和mrna鉴别月经血和外周血的方法还在不断探索中，其方法和技术处于探索阶段，缺乏规范的实验流程、数据分析及结果判定标准。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述问题，提供一种基于傅里叶红外光谱技术和化学计量学算法鉴别月经血与外周血的方法。

2、本发明为了实现其目的，采用的技术方案是：

3、一种基于傅里叶红外光谱技术和化学计量学算法鉴别月经血与外周血的方法，包括以下步骤：

4、(1)收集健康志愿者的月经血和外周血，制备不同沉积时间的样本，随机划分训练集、预测集；所述不同沉积时间指沉积0～10周；

5、(2)采集样本的红外光谱图，选择合适的光谱特征区间，并进行光谱处理，得到预处理后的样本光谱图，具体步骤如下:

6、a、红外光谱采集

7、利用傅立叶变换红外光谱仪对样本进行红外光谱扫描，获得各样本在红外波长的所有光谱信息；

8、b、最适光谱区间选择

9、所有光谱记录在4000～900cm-1范围内；

10、c、光谱预处理

11、利用正态变量变换snv法对样本的在红外波长的所有光谱信息进行预处理；

12、(3)建立偏最小二乘判别分析的pls-da判别模型

13、步骤一：采用步骤c所述的处理方法对光谱进行预处理，并设定分类变量，其中，月经血样本的分类变量为-1，外周血样本的分类变量为1；

14、步骤二：采用步骤b所述方法选择最适光谱区间，对校正集样本的最适光谱区间与样本对应的分类变量进行偏最小二乘pls回归，建立校正集样本的分类变量与光谱特征的pls-da模型，具体步骤如下:

15、a)对校正集样本的最适光谱区间的光谱矩阵x,y与设定的分类变量值进行分解，其模型为:

16、x＝tp+e

17、y＝uq+f

18、式中t和u分别为矩阵x和y的得分矩阵；p和q分别为矩阵x和y的载荷矩阵；e和f分别为矩阵x和y的pls拟合残差矩阵；

19、b)将t和u作线性回归，获得校正集的pls-da模型，所述回归方程为：

20、u＝tb

21、b＝(ttt)-1tty

22、步骤三：根据上述步骤a)中的分解模型以及获得的p值，计算预测集样品光谱矩阵xpre的得分tpre，然后计算预测集的分类变量值ypre,具体计算公式为：

23、ypre＝tprebq

24、具体判别标准为：ypre>0.5，判断为外周血；ypre<0.5，则判断为月经血。

25、优选地，制备不同沉积时间的样本是指将血液沉积在载体上，置于室温下至所需时间，所述沉积时间为0～6周。

26、优选地，训练集包括沉积时间为0周、2周、4周、6周的样本，预测集包括沉积时间为1周、3周、5周的样本。

27、优选地，所述载体包括玻璃、牛皮纸、棉花、无纺布、橡胶、新鲜树叶。

28、优选地，预测集样本采用2种及以上的不同载体以检验pls-da分类模型的预测能力。

29、优选地，所述步骤(2)中设置光谱仪参数为：光谱分辨率为4cm-1，扫描32次，光谱显示为吸光度模式。

30、优选地，光谱采集的环境条件是：温度23-25℃，湿度50-60％。

31、本发明的有益效果是：

32、作为一种理想的法医学分析手段，衰减全反射傅里叶变换红外(attenuatedtotal reflection fourier transform-infrared，atr-ftir)光谱技术不仅可以从样本中提取出丰富的化学基团信息，而且操作简单、经济、快捷。本发明利用ftir技术联合化学计量学方法，提出一种鉴别外周血和月经血的方法。另外，考虑到法医学实践的需要，我们增加了时间因素，可以有效提高傅里叶红外光谱在法医学实践中月经血和外周血鉴别的应用能力。

33、相比较其他技术而言，本发明方法不需要或只需要进行简单的样品处理，简便易行，而且仅需要几微升的血液就能进行鉴别，适应了当今犯罪现场体液痕量化的需求。本发明方法所需的仪器操作简单便捷，极大缩短了检测的时间，而且相比当今技术具有无损检测的优势。