全自動血凝儀定標算法研究

　　引言 
　　血凝儀是對血栓和止血進行實驗室檢查的儀器。止血與血栓分子標志物的檢測指標與臨床各種疾患有著密切聯系，如心腦血管疾病、糖尿病、動靜脈血栓形成等。目前，國內的全自動血凝儀主要依靠進口，只在大中型醫院使用而且價格都很昂貴，小型醫院還是使用半自動血凝儀。由此可知，研制出產品化的全自動血凝儀，可以打破進口全自動血凝儀在國內的壟斷地位，而且在國內有很廣闊的市場。 
　　對于FIB、D-二聚體等檢測項目，需要把凝血時間或光強度變化量和標準試樣的定標曲線對照，得出檢定項目的濃度、百分比活度等通用單位，以此來判斷患者的此項指標是否在正常范圍內。 
　　以FIB定標為例，首先將定標血漿按一定步驟配比出4種不同濃度的標準血漿；然后把這4種標準血漿按FIB項目進行檢測，得到凝血時間；最后把凝血時間作為X軸，濃度作為Y軸，得到血漿濃度與凝血時間的關系曲線，這就是FIB的定標曲線。 
　　本文所用的全自動血凝儀在硬件設計上，用磁珠法測試FIB，下位機傳給上位機的是時間s，FIB的檢測單位是g/L。用光學法測試D-二聚體，下位機傳給上位機的是吸光度變化量，D-二聚體的檢測單位是ng/mL。 
　　1FIB定標算法 
　　根據試劑化學反應特性，得到的FIB定標曲線應該是一條直線，設為y=kx+b。理論上至少需要3個定標點，也就是說標準血漿至少要按3種不同的比例稀釋。 
　　2D-二聚體定標算法 
　　通過相關文獻的查詢，以及用Origin擬合檢測的數據可知，D-二聚體定標曲線擬合成三次項曲線效果最好。 
　　多項式擬合中，當擬合多項式的次數較高時，可能出現正規方程組的病態。方程組系數矩陣階數越高，病態越嚴重。對高次多項式作不同的分段低次擬合，可有效解決正規方程組的病態。由于定標算法中多項式的次數并不是很高，所以沒分段擬合。 
　　線性方程組的數值解法可分為直接法和迭代法兩大類。直接法程序結構較復雜，只要原方程組有解，就一定能求出解。求解方法本身沒有誤差，但實際計算過程可能產生舍入誤差，求解的運算量與方程組的階數直接相關。迭代法常用于求解高階稀疏矩陣。具體來說有Gauss消元法，LU分解法，雅可比迭代法，高斯-賽德爾迭代法等。 
　　本文采用列主元高斯消元法求解線性方程組，比起順序高斯消元法，列主元高斯消元法可以避免零主元或小主元出現，提高解的精度。列主元高斯消元法的運算量為O（n3）。列主元高斯消元法的算法如表1所示。 
　　3實驗結果跟Origin對比及效果圖 
　　先將標準血漿配比成5.10g/L、2.55g/L、1.27g/L、0.85g/L，濃度依次減半，再將配比好的血漿按FIB項目進行檢測，得到反應時間。結果如表2所示。 
　　對于D-二聚體也是類似的，先將標準血漿配比成4.00μg/mL、3.00μg/mL、2.00μg/mL、1.00μg/mL、0.50μg/mL、0.01μg/mL，再將配比好的血漿按D-二聚體項目進行檢測，得到反應時間。結果如表3所示。 
　　本文所用的開發工具是VC++6.0，用自己寫的算法所求的定標曲線方程如表4所示。用Origin軟件所求的定標曲線方程如表5所示。 
　　通過比較可知，用Origin擬合同樣的數據，所求的定標曲線方程結果是一樣的，只是保留小數點的位數不一樣，這是開發工具決定的。 
　　效果圖如圖1和圖2所示。 
　　4結語 
　　本文采用最小二乘法對全自動血凝儀需要定標的檢測項目進行定標。以磁珠法檢測的FIB和光學法檢測的D-二聚體為例，提出具體的算法。FIB的直線擬合可按公式求解。D-二聚體的多項式擬合可先化為正規方程組，再采用列主元高斯消元法求解。通過實驗驗證，此模塊的算法可移植到磁珠法的血凝儀和光學法的血凝儀中。