[发明专利]一种基于高光谱成像和漫反射光谱测量SpO2的COVID-19诊断方法

说明书

本发明涉及了新型冠状病毒的检测技术领域，具体涉及一种基于高光谱成像和漫反射光谱测量SpO2。本发明作为一种基于高光谱成像和漫反射光谱测量SpO2，从而实现的COVID‑19诊断的方法，对SpO2的检测精度达到了95％以上，能够兼容现有的检测手段，作为COVID‑19前期筛查方案的有效补充，设备部署方便快捷，大幅降低检测时长，是一种区别于传统检测手段的方法，采用高光谱技术进行医疗检测，节约人力物力，降低检测成本，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及了新型冠状病毒的检测技术领域，具体涉及一种基于高光谱成像和漫反射光谱测量SpO₂，从而实现简单的COVID-19诊断的方法。

背景技术

急需快速有效针对新冠病毒的检测手段。针对这一问题，国内外各研究团队和机构开发出了不同的检测手段，当前适用于大规模应用的检测手段是核酸检测。

新冠病毒的实验室检测主要依赖核酸检测，新冠RT-PCR检测全称叫实时逆转录聚合酶链反应，它的原理是使用荧光报告分子，能够用来扩增DNA，从而将病毒微量的DNA扩增到能够检测的程度。其检测步骤大致为：1、采集样本。2、从样本中提取出病毒的RNA。3、进行cDNA的扩增与检测，cDNA每完成一次扩增，荧光信号就会增加一点，同时记录下荧光信号增加的Ct值。4、最后就是根据检测仪记录的Ct值，进行检测结果分析，筛出阴性和阳性结果。咽拭、鼻咽拭的核酸检测准确率当前大概是80％～90％，通常检测过程需要消耗4～6小时。核酸检测在感染早期即可呈现阳性，但其检测过程繁琐复杂，耗时费力，且准确率不够高，并且对于样品保存、核酸提取的实验条件、操作人员的熟练程度以及操作环境等都有较高要求，给大面积早期筛查和诊断带来一定的困难。

发明内容

SpO₂水平在疾病分类的筛查、诊断和治疗评估中起着至关重要的作用。世界迫切需要新型冠状病毒COVID-19的早期检测设备和应用程序；本发明介绍了一种高灵敏度、非侵入性、非接触式，高响应速度的基于高光谱成像和漫反射光谱测量血氧饱和度的COVID-19诊断方法，这项技术可以为COVID-19病毒诊断提供快速可靠的SpO₂水平指示。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于高光谱成像和漫反射光谱测量SpO₂的COVID-19诊断方法具体实现包含以下步骤：

S1、利用当前业界公认的商业脉搏血氧仪采集每位实验对象的SpO₂值作为评估高光谱成像系统测量精度的标准。

S2、用光谱范围为400-980nm的多色光源照射实验对象的前臂和手腕之间的区域，每人扫描5次，计算平均值。

S3、获取的高光谱图像是三维数据立方体，不仅具有二维的空间位置信息，而且每个像素点都包含了全谱段下的光强反射率信息，从光谱维度出发，利用特征提取算法找出氧合血红蛋白区别于不携带氧分子的血红蛋白的特征谱段。

S4、利用平滑滤波，归一化处理等算法对S3中特征谱段下的二维图像进行图像增强以消除伪影和噪声。

S5、将S4中增强后的图像采用聚类算法进行图像分割，突出含氧动脉和去氧静脉的位置，且可根据二者面积评估SpO₂大小。

S6、将受试者用商业血氧分析仪采集的SpO₂和高光谱相机采集的三维数据立方体存入大数据分析平台进行数据计算与分析，并显示SpO₂值的预测结果。

进一步的，所述步骤S1获得检测样本的具体步骤如下：

S101、实验对象进行测试前应使用70％酒精清洁血氧探头表面，不能将探头全部浸入酒精中；

S102、持续按住脉搏血氧仪面板上的开机/待机键1秒以上打开脉搏血氧仪；