[发明专利]质谱中的峰宽估计

说明书

本公开涉及一种用于处理质谱的方法，包括：(i)提供包含多个数据对的质谱，每个数据对代表质量标度或质量相关标度上的质量值或质量相关值以及与相应质量值或质量相关值关联的丰度值或丰度相关值；(ii)在质量标度或质量相关标度上选择多个区间，每个区间包含大量所述数据对；(iii)对于每个区间，将第一数学统计分析应用到包含在相应区间中的所述数据对，以推导出区间特定的峰宽；以及(iv)使用所述区间特定的峰宽来确定质量标度或质量相关标度上的每个质量值或质量相关值的估计的峰宽。

技术领域

本发明大体涉及一种用于处理质谱的方法，具体地，涉及一种质谱(MS)数据中的峰宽估计。

背景技术

质谱——在典型的质谱实验中，从样品中提取分子，在质量分析器中对分子离子化并进行检测。得到的质谱包括一系列质量强度对，其中质量值代表小的质量范围(质量容器(mass bin))，强度代表落入相应质量范围的分子的(绝对或相对)丰度。

更具体地，根据所使用的离子源，可以产生单电荷或多电荷离子。由质量检测器测量的实际物理量是质荷比，表示为m/z。因此，严格来说，光谱包括成对的m/z和强度值。然而，为了简单起见，术语“质量”在下面被用作质荷比的同义词。

质量分辨率、精度和峰宽——光谱中的峰由检测一定数量的具有相同或非常相似质量的离子产生，但是，它也可以由单个离子事件产生。由于质量分析器的测量分辨率有限，即使具有相同质量的离子也不一定在同一单个质量容器中被检测。相反，光谱峰可以遍布几个相邻的质量容器，质量分辨率越低，峰越宽。由于仪器的质量分辨率可以取决于包括实验设置和样品制备、质量分析器仪器的类型和获取参数的几个因素，因此通常不可能或至少不容易预测光谱中预期的峰宽达到足够准确的程度。

此外，通常不对单个光谱而是对通过累积大量单个光谱获得的总和或平均光谱执行MS数据的分析。由于测量离子质量时不可避免的不准确，或者换言之，由于质量精度的限制，单独光谱中代表相同离子种类的峰可以在完全相同的质量容器没有它们的质心(或最大强度或中值强度)，这会导致总和或平均光谱中的峰变宽。

峰的宽度通常用“半峰全宽”(FWHM)来表示。该数量描述了峰最大值左右两个位置之间的水平距离，此时光谱强度低于最大强度的一半(图1中的理想值)。

峰宽和光谱数据分析——如上所述，每个峰都有其自己的峰宽，并且常见的峰拾取方法通常产生每个单独峰的宽度及其在横坐标标度上的位置(例如，时间飞行或质量)。然而，许多峰拾取算法需要对峰宽的初始估计，并且当使用与实际宽度偏差太大(即太小或太大)的初始估计时，会产生不正确的结果。

此外，准确的峰拾取可能是计算复杂的过程，因此可能期望在不必执行初始峰拾取的情况下分析光谱数据。如果已知数据中光谱特征的宽度的良好估计，则这再次被大大简化。

峰拾取——峰拾取(或峰检测)算法试图将分析兴趣的实际离子质量峰与质谱中无所不在或无处不在的噪声(诸如化学或电子噪声)区分开。要处理的质谱中的实际离子信号峰的峰宽的先验知识例如通过加速过程来大大提高这种峰拾取的性能。

离子信号的峰宽是分辨率定义中的重要因素，因此对于用于获取质谱的质谱仪的性能而言是重要因素。峰宽通常是所采用的特定检测方案的特性，诸如多通道板或一系列倍增电极中的二次电子级联。许多峰拾取算法在以下先验假设的情况下处理质谱：峰宽在处理的整个质量范围内基本上是恒定的，其可以遍布数千原子质量单位或道尔顿。然而，这通常是不正确的。相反，峰宽可以在整个质量范围内显着变化，通常其随着质量的增加而增加。因此，使用假设在整个质量范围内具有恒定峰宽的无监督峰拾取方法可能导致显着的性能损害，诸如处理减速；或者甚至可能提示用户手动干预，这进一步延迟处理；并可能引入主观性，这转而影响结果的可比性。