[发明专利]一种核磁共振波谱谱峰对齐及谱峰提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像处理方法，尤其是涉及到一种自动谱峰对齐方法，几乎适用于所有液体核磁共振波谱谱图位移校准，同时可以实现谱峰变量的快速提取。该方法适应于对一组平行的核磁共振波谱数据进行数据挖掘和信息提取等。

背景技术

理想情况下，核磁共振波谱仪采集到的波谱数据应该具有一致的化学位移以及稳定的基线。在实际分析过程中，由于受到待测样品的pH值、离子浓度，以及在采样过程中磁场的均一性和实验温度等客观因素的影响，谱峰经常会产生不可预测的漂移，而且很多因素是不可克服的。因此，谱峰位移校准是核磁共振波谱数据处理的关键步骤。现已有一些谱峰校准的方法，例如：相关优化解缠法(correlation optimized warping，COW)、多尺度谱峰对齐法(multi-scale peak alignment，MSPA)、高斯平滑谱峰对齐算法(Gaussian smoothing，GPA)等，但这些算法的普适性有限，且操作复杂，不适用于一般研究人员。因此，我们研究出一种简单高效的谱峰对齐算法，可以实现核磁共振波谱谱峰基线自动批量对齐以及谱峰变量的快速提取等。

另外，高通量数据分析已成为当代科技发展的必然趋势，因此对平行的核磁共振波谱数据的变量提取也成为影响科研效率的关键性因素。在高通量核磁数据分析过程中，常用的两种变量提取方法：分段积分法和目标性分析法。其中分段积分法就是把核磁谱图分成若干等份，把每等分的积分面积作为统计分析变量，降低了大批样本分析对分析人员的要求，简化了数据。但是该方法，牺牲了数据的分辨率，且不一定存在生物学意义。目标性分析方法有效的解决了这个问题，该方法基于数据库比对，选择谱图内所有 的目标化合物作为分析变量，但是该方法需要分析工作者具有较强的核磁背景知识，且谱图分析过于耗时！因此，在谱峰对齐的基础上挑选谱峰将会作为一个不错的选择。因此，该发明同时提供一种快速谱峰识别及提取的方法。

该方法在一定程度上为核磁数据批量快速分析，减少核磁结果分析的工作量及对谱峰信号的深度挖掘和分析提供了有力的工具。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提供了一种简单易懂，快速高效的谱峰对齐方法，同时将核磁共振谱图所有谱峰进行集中提取，为后续统计学分析提供变量。该方法虽然是基于Matlab软件进行开发的，但是对于使用者的编程能力没有要求。当然，若使用者具有一定的编程能力，也可以对该方法进行深层次的挖掘。该发明几乎可以适用于所有的批量核磁共振谱图，且校正结果优于已发表的方法，结果准确，且具有一定的拓展性。

本发明主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种核磁共振波谱谱峰对齐及谱峰提取方法，包括以下步骤：

步骤1、读取各个核磁共振谱图；

步骤2、利用具有内标化合物的谱峰或者预定化合物的特征谱峰对各个核磁共振谱图进行初步校准；

步骤3、将预定选取的核磁共振谱图作为参考谱图并划分为若干个固定区间，在各个固定区间内对待校准的核磁共振谱图进行校准；

步骤4、将每个核磁共振谱图在各个固定区间内校正后谱图进行整合。

如上所述的步骤3包括以下步骤：

步骤3.1、选取预定的核磁共振谱图作为参考谱图，将参考谱图划分为若干个固定区间，选定其中一个固定区间作为当前校准固定区间；

步骤3.2、求取当前校准固定区间内的谱峰最大值Y_max，同时确定谱峰最大值Y_max 所对应的化学位移δ_ref，选取当前待校准的核磁共振谱图；

步骤3.3、预定搜索区间[δ_ref-Δδ’，δ_ref+Δδ’]，在当前待校准的核磁共振谱图的搜索区间[δ_ref-Δδ’，δ_ref+Δδ’]内寻找谱峰的所有峰值Y_p1,…,Y_pn，确定当前待校准的核磁共振谱图中与各个峰值相对应的化学位移，即δ_p1,…,δ_pn；pn为当前待校准的核磁共振谱图在搜索区间的谱峰个数；

步骤3.4、保持当前待校准的核磁共振谱图的谱形不变，将当前待校准的核磁共振谱图在搜索区间中的各个寻找到的峰值分别平移到化学位移δ_ref处，依次分别计算平移到δ_ref后的当前待校准的核磁共振谱图与参考谱图在当前校准固定区间内的相关系数R_px，其中px＝p1～pn；