[发明专利]一种用于检测创面或LB培养液细菌感染的近红外光谱系统及其检测方法

说明书

本发明涉及生物医疗领域及医疗设备技术，公开了一种用于检测创面或LB培养液细菌感染的近红外光谱系统及其检测方法。该方法包括以下步骤：采集样本步骤，采集已知细菌种类和数量的LB培养液或创面样本的近红外漫反射光谱；建数据库步骤，对近红外漫反射光谱进行滤波拟合后，采用基于主成分分析的支持向量机，建立定性定量关联模型，组建数据库模块；分析诊断步骤，采集创面或LB培养液中未知种类细菌的近红外漫反射光谱，输入数据库模块，进行数据分析，通过功能模块输出结果。本发明用于创面或LB培养液中细菌检测具有非接触性、快速、准确、无试剂反应等优点，对临床感染的快速诊断、尽早使用针对性抗生素、降低耐药菌株的出现频率具有重要意义。

技术领域

本发明涉及生物医疗领域及医疗设备技术，具体涉及一种用于检测创面或LB培养液细菌感染的近红外光谱系统及其检测方法。

背景技术

感染性疾病是引起临床高致病率和高致死率的主要原因，包括呼吸道感染、消化道感染、腹腔感染、血液感染、皮肤软组织感染等。目前临床常用的细菌检测方法是革兰氏染色、菌落观察、免疫组化等，但这些方法存在特异性及灵敏度低、操作复杂、分析时间过长。利用分子生物学、免疫学和遗传学方法鉴别细菌的技术因样品纯化处理时间较长，操作复杂，需要专业人员，而且仪器和试剂费用较高，难以在常规实验室中实现广泛应用，如表1列举了不同检测方法对比。

表1致病菌不同检测方法对比表

随着目前各种新发感染性疾病的出现及病原菌耐药性的持续上升，微生物实验室检测在感染性疾病的诊断和治疗中发挥着越来越重要的作用。同时也面临着更高的要求，如更短的标本周转时间、更及时准确的报告结果等。

在过去的几十年里，非侵入式光散射设备因成本廉价、精准度高已经成为非常热门的快速鉴定致病菌的一种技术。根据波长的长短，光可分为可见光、红外线、紫外线、X射线，其中可见光易受到周围环境的影响，对检测环境和仪器要求较高。紫外线和X射线会损坏生物样本。中红外波段水信号较强，对生物样本检测的背景影响较大。近红外波段水成分吸收效应明显减弱，光的穿透能力在近红外波段比在其他波段更强，对生物样本检测的背景影响较小，尤其在1100-2500nm范围。由于避开了生物组织内水的吸收影响，因此更适合用于生物样本检测。

细菌分为两大类：革兰氏阳性菌(G+)和革兰氏阴性菌(G-)。两者主要的区别是细胞壁构造和化学组成不同。G+细菌的细胞壁较厚(20～80nm)，但化学组成比较单一，只含有90％的肽聚糖和10％的磷壁酸；G-细菌的细胞壁较薄(10～15nm)，却有多层构造(肽聚糖和脂多糖层等)，其化学成分中除含有肽聚糖以外，还含有一定量的类脂质和蛋白质等成分。两者组内各种细菌化学组成相似，肽聚糖支架均相同,只是四肽侧链的组成及其连接方式随菌种而异。近红外光与物质相互作用时能产生吸收、反射、散射等现象，而这些现象与生物分子的各种功能键、结构和浓度(含量)相关，并可通过光谱强度或光谱频率的变化得以呈现。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足，本发明的首要目的在于提出一种用于检测创面或LB培养液细菌感染的近红外光谱系统及其检测方法。利用近红外光谱仪采集细菌漫反射光谱数据，输入数据库模块，进行数据分析，得到最终检测结果并通过显示器显示。为临床快速检测致病菌提供可靠的工具，实现细菌的快速精确识别，提高临床病人的治愈率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于检测创面或LB培养液细菌感染的近红外光谱系统的检测方法，包括以下步骤：

采集样本步骤，将已知细菌种类和数量的LB培养液加入检测池，放置于样品检测支架，采集样本的近红外漫反射光谱；或，将已知细菌种类和数量的创面放置于检测平台，采集样本的近红外漫反射光谱；

建数据库步骤，对近红外漫反射光谱进行预处理后，采用基于主成分分析的支持向量机，建立定性定量关联模型，组建数据库模块；