一种红细胞积压校正方法及存储介质与流程

文档序号:17917715发布日期:2019-06-14 23:53
一种红细胞积压校正方法及存储介质与流程
本发明涉及血糖测试领域,特别是一种红细胞积压校正方法及存储介质。
背景技术
:目前市面上采用电化学方法的血糖测试条,其基本原理大多通过检测固化在血糖测试条上的葡萄糖氧化酶或者葡萄糖脱氢酶与被测血样中的葡萄糖发生氧化还原反应,根据其反应产生的微电流大小来确定并显示血样中葡萄糖浓度。此方法被认为是有效、准确的,但是由于环境因素和血样自身因素会导致测试结果发生较大偏差,尤其是温度和红细胞压积(即Hematocrit,简称为Hct)对测试结果影响尤为明显。血糖测试条的使用温度通常在10℃至40℃之间,不同的环境温度对血糖测试条上生物酶活有巨大影响,直接影响氧化还原反应电流大小,引起的电流差异将会达到50%甚至更高;正常人红细胞压积范围大约在30%~55%之间,平均为42%。若测试含有相同葡萄糖含量但红细胞压积分别为30%、42%和55%的样品,系统将会显示30%红细胞压积含有比42%的血样多30%,且55%红细胞压积样品含有比42%样品低20%以上。这是由于红细胞干扰葡萄糖和/或氧化还原物质至电极表面的扩散,为了提升血糖测试条的系统准确度,降低温度和红细胞压积对结果的影响是保证血糖测试系统准确度的主要途径之一。最有效的消除红细胞压积对测试结果影响的方法是在电极酶层表面加覆血清分离膜,隔绝红细胞,只容许血浆中参与反应的物质通过膜层进入电极酶层参与反应。然而此方法会导致测试条结构复杂化、生产工艺不稳定、测试需血量较大,以及较高的成本等缺陷。除了上述方法,使用电化学校正以及添加其他物质降低红细胞压积对葡萄糖测量产生偏差的方法也被提出。例如,专利EP1394545A1、PCT专利2005/003748A1,以及美国专利US6475372中描述使用电位脉冲测定红细胞压积的方式,校正血糖试纸测试结果。专利US5708247和US5951836中阐述加入二氧化硅离子以及从电极表面过滤红细胞等方法减少红细胞压积效应。综合上述一些文献资料,目前用于降低红细胞压积引起的测试偏差的常规方法主要包括以下几种:1.在水性配方中使用更多的聚合物,使之沉积在电极表面,以达到部分过滤红细胞的效果;2.使用脉冲电位,计算正向脉冲和反向脉冲的信号比值进行相关校正;3.测过利用全血样品的电阻进行自补偿。尽管这些方法有部分作用,但是在不同温度下,血样的粘度会发生变化,进而测定的电阻值亦会发生改变;同样因为粘度不同,血糖测试条的虹吸效应将会发生改变,影响脉冲的相角度,导致利用正反向脉冲信号比值不稳定;而利用高聚物对红细胞进行过滤,更有可能因为过滤效果不一致导致测试条精度很差等问题,经测试可知,使用这些校正方法最终的测试偏差一般约为15%至30%。因此,如何综合考量温度和红细胞压积对测试电流的校正,以减小测试误差,同时尽量减少校正步骤,是本领域技术人员亟待解决的问题。技术实现要素:本发明的目的在于,提供一种红细胞积压校正方法及存储介质,用于解决现有技术中血糖测试条在不同温度下测试误差较大的问题。为解决上述技术问题,本发明提供的第一个解决方案是:提供一种红细胞积压校正方法,步骤包括:对样品施加电压,并记录测试温度、红细胞压积的AD值和测试电流,将AD值转换成样品阻值,通过样品阻值与红细胞压积值的相关性方程计算得到初始红细胞压积值;确定基准温度和基准红细胞压积值,并得到温度差值与红细胞压积差值;将温度差值与红细胞压积差值带入补偿因子方程,得到补偿因子;将电流值和补偿因子带入电流校正方程,得到校正电流;将校正电流带入血糖浓度方程,得到血糖浓度校正值。其中,样品阻值与红细胞压积值的相关性方程为:y=k1*x2+k2*x+k3;其中,y为初始红细胞压积值,x为阻值,k1、k2、k3均为样品阻值与红细胞压积值的相关性方程系数。其中,温度差值为测试温度与基准温度之差,红细胞压积差值为初始红细胞压积值与基准红细胞压积值之差。其中,补偿因子方程为:F=a+b*x+c*y+d*x2+e*y2+f*x*y+g*x3+h*y3+i*x*y2+j*x2*y;其中,F为补偿因子,x和y分别为温度差值、红细胞压积差值、测试电流三者中的任意两个,a、b、c、d、e、f、g、h、i、j均为补偿因子方程系数。其中,电流校正方程为:Ic=I0*F*α;其中,Ic为校正电流,I0为测试电流,F为补偿因子,α为电流校正方程系数。其中,血糖浓度方程为:y=u1*x4+u2*x3+u3*x2+u4*x+u5;其中,y为血糖浓度方程,x为所述校正电流,u1、u2、u3、u4、u5均为相关性方程系数。为解决上述技术问题,本发明提供的第二个解决方案是:提供一种存储介质,该存储介质中存储有程序数据,该程序数据能够被执行以实现前述中任一所述红细胞积压校正方法。本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况,本发明提供一种红细胞积压校正方法及存储介质,通过该红细胞积压校正方法减少了血糖测试的校正步骤,显著降低了血糖测试误差。附图说明图1是本发明中红细胞积压校正方法一实施方式的流程图;具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,均属于本发明保护的范围。请参阅图1,图1是本发明中红细胞积压校正方法一实施方式的流程图,具体步骤包括:S1:对样品施加电压,并记录测试温度、红细胞压积的AD值和测试电流,将AD值转换成样品阻值,通过样品阻值与红细胞压积值的相关性方程计算得到初始红细胞压积值。本步骤中,在不同温度下,对预制好的样品两端施加电压,通过内部电路的放大逻辑运算,将红细胞压积Hct相关的AD值转换成样品阻值R,通过样品阻值R与红细胞压积值Hct的相关性方程计算得到初始红细胞压积值Hct0,样品阻值R与红细胞压积值Hct的相关性方程为:y=k1*x2+k2*x+k3;其中,y为初始红细胞压积值Hct0,x为阻值R,k1、k2、k3三者均为相关性方程系数;同时,还记录样品所对应的测试温度T0和测试电流I0。S2:确定基准温度和基准红细胞压积值,并得到温度差值与红细胞压积差值。本步骤中,温度差值ΔT为测试温度T0与基准温度TC之差,即ΔT=T0-TC,红细胞压积差值ΔHct为初始红细胞压积值Hct0与基准红细胞压积值HctC之差,即ΔHct=Hct0-HctC,由于正常人红细胞压积范围大约在30%~55%之间且均值为42%,故通常确定HctC=42%。S3:将温度差值与红细胞压积差值带入补偿因子方程,得到补偿因子。本步骤中,补偿因子方程为:F=a+b*x+c*y+d*x2+e*y2+f*x*y+g*x3+h*y3+i*x*y2+j*x2*y该补偿因子方程通过拟合得到,其中,F为补偿因子,x和y分别为温度差值ΔT、红细胞压积差值ΔHct、测试电流I0三者中的任意两个,a、b、c、d、e、f、g、h、i、j均为补偿因子方程系数,将温度差值ΔT与红细胞压积差值ΔHct带入补偿因子方程,得到补偿因子F。S4:将电流值和补偿因子带入电流校正方程,得到校正电流。本步骤中,电流校正方程为:Ic=I0*F*α,其中,Ic为校正电流,I0为测试电流,F为补偿因子,α为电流校正方程系数,将测试电流I0和补偿因子F带入电流校正方程,得到校正电流Ic。S5:将校正电流带入血糖浓度方程,得到血糖浓度校正值。本步骤中,血糖浓度方程为:y=u1*x4+u2*x3+u3*x2+u4*x+u5;其中,y为血糖浓度方程,x为所述校正电流,u1、u2、u3、u4、u5均为血糖浓度方程系数。该血糖浓度方程系数是以上述基准温度TC和基准红细胞压积值HctC为标准参量拟合后求得,确定血糖浓度方程后,将步骤S4中的校正电流Ic带入血糖浓度方程,得到血糖浓度校正值C。下面利用上述红细胞积压校正方法,对不同温度和不同红细胞压积的血样进行具体的校正试验。实施例1本实施例以温度和红细胞压积两个变量对血糖浓度读数进行补偿计算。首先分别配置红细胞压积为20%、30%、42%、55%和70%的静脉全血,每个红细胞压积的静脉均分别配置浓度为2.8mmol/L、5.6mmol/L、13.9mmol/L、19.4mmol/L、25.0mmol/L、33.3mmol/L的全血样品,本事实例中数值标定过程通过全自动生化分析仪进行定标。然后,分别在5℃、15℃、25℃、35℃和45℃环境温度下依次测试上述30个静脉全血样品,同一血样在同一温度下分别重复测试10次,求取平均值,以获得血糖仪测定的测试温度T0、与红细胞压积相关的电信号AD值,以及与血糖浓度相关的测试电流I0,测试结果如表1~表3:表1测试电流I0表表2红细胞压积的AD值表表3测试温度T0表然后执行上述步骤S1,根据测试电路放大运算逻辑,将AD值转换成与红细胞压积Hct相关的样品阻值R,并根据样品阻值R与红细胞压积Hct的相关性方程y=k1*x2+k2*x+k3,计算得到初始红细胞压积值Hct0值,其中,y为初始红细胞压积值Hct0,x为阻值R,k1、k2、k3三者均为相关性方程系数,R与Hct的相关性方程是通过上述R与Hct的数据拟合得到,本实施例中方程为:Hct%=-34.49x2+406.76x-1081.13,计算结果如表4:表4初始红细胞压积值Hct0表执行上述步骤S2,本实施方式中设定基准温度TC=25℃,基准红细胞压积值HctC=42%,计算ΔT=T0-TC和ΔHct=(Hct0-HctC)*100,结果如下:表5ΔT数据表表6ΔHct数据表执行上述步骤S3,将温度差值ΔT与红细胞压积差值ΔHct带入补偿因子方程:F=a+b*x+c*y+d*x2+e*y2+f*x*y+g*x3+h*y3+i*x*y2+j*x2*y,其中,F为补偿因子,x为温度差值ΔT,y为红细胞压积差值ΔHct,a、b、c、d、e、f、g、h、i、j均为补偿因子方程系数,得到补偿因子F;补偿因子方程通过拟合后,得到补偿因子方程系数分别为:a=0.9794,b=-0.0552,c=1.0584E-02,d=-1.9972E-04,e=7.5517E-05,f=-2.7920E-04,g=-7.8018E-06,h=4.3645E-06,i=8.1613E-06,j=8.3161E-06,拟合时可决系数为R2=0.99,补偿因子F如下:表7补偿因子F表执行上述步骤S4,将电流值I0和补偿因子F带入电流校正方程Ic=I0*F*α,Ic为校正电流,I0为测试电流,F为补偿因子,α为电流校正方程系数,本实施方式中α=0.001,得到校正电流Ic如下:表8校正电流Ic表在基准温度为25℃条件下,将基准血样红细胞压积调节至42%±2%,利用迈瑞BS-360E型全自动生化分析仪对样品的定标值为y,测试电流为x,拟合建立血糖浓度方程。此实施例1中血糖浓度方程具体为:y=0.0014*x4-0.0449*x3+0.4343*x2+2.1963x+0.2637;执行上述步骤S5,将校正电流Ic带入编码方程,得到血糖浓度校正值C,并计算浓度校正值C与生化分析仪读数之间的相对偏差,结果如表9a和表9b:表9a血糖浓度校正值C表表9b血糖浓度校正值C与生化分析仪读数的相对偏差对比表而现有技术中利用的是分步线性迭代拟合方式来补偿红细胞压积和温度的读数,具体技术方案请参阅专利CN108195900A。根据上述现有技术的方法设置对照实验,将恒温恒湿箱分别设置成10℃、25℃,和40℃,将带有抗凝剂的静脉全血配置成30%、42%,以及60%,利用全自动生化分析仪定标,配置2.8mmol/L、5.6mmol/L、15.3mmol/L以及29.2mmol/L的血样;将通过上述现有技术的拟合方式所得的血糖浓度值与生化分析仪的读数对比,得到不同温度下的基于现有技术的相对偏差如表10~12:表10在10℃下基于现有技术的相对偏差表表11在25℃下基于现有技术的相对偏差表表12在40℃下基于现有技术的相对偏差表通过上述实验结果对比可知,对照实验所得值与生化分析仪的读数之间的相对偏差a平均在10%以上,利用本发明的红细胞压积校正方法所得值与生化分析仪的读数对比,相对偏差b基本上小于5%,实验结果证明采用本发明的校正方法可以使准确度得到大幅提升,其原因在于本发明所采用的校正方法为多项式拟合,且计算补偿因子仅需一个补偿因子方程,方式,有效避免了现有技术方案中因多次线性方程迭代而产生较大系统误差的问题;同时本发明的校正方法更为简洁,从而大大降低了系统运算量。进一步地,对于本发明的应用方面,本发明的校正方法多应用于血糖测试条等便携式血糖监测装置,从而能使用户能快速准确地得到血糖读数;可以取若干不同红细胞压积以及不同浓度的标准血样在不同温度下进行测试,得到相应的测试温度、红细胞压积的AD值和测试电流,依照本发明的红细胞压积校正方法进行计算得到相应的血糖浓度读数,将测试温度、红细胞压积的AD值、测试电流与相应的血糖浓度读数建立映射表并预先储存起来,当用户需要测量血糖时,仅需测量测试温度、红细胞压积的AD值和测试电流参数,便可以通过调用并查找映射表,得到相应的血糖浓度读数,进一步缩减了运算过程,使用户能更快速地得到血糖浓度读数。实施例2本实施例以温度和电流两个变量对血糖浓度读数进行补偿计算。首先将静脉全血的红细胞压积均配置为42%±2%,分别配置血糖浓度为2.8mmol/L、5.6mmol/L、9.4mmol/L、15.3mmol/L、27.8mmol/L的全血样品。然后,分别在5℃、15℃、25℃、35℃和45℃环境温度下依次测试上述7个静脉全血样品,同一血样在同一温度下分别重复测试10次,求取平均值,以获得血糖仪测定的测试温度T0,以及与血糖浓度相关的测试电流I0,测试结果如表9和表10:表13测试电流I0表表14测试温度T0表执行上述步骤S2,设定基准温度TC=25℃,得出ΔT=T0-TC;执行上述步骤S3,将温度差值ΔT与测试电流I0带入变形后的补偿因子方程:F=a+b*x+c*y+d*x2+e*y2+f*x*y+g*x3+h*y3+i*x*y2+j*x2*y,其中,F为补偿因子,x为温度差值ΔT,y为红细胞压积差值ΔHct,a、b、c、d、e、f、g、h、i、j均为补偿因子方程系数,得到补偿因子F;补偿因子方程通过拟合后,得到补偿因子方程系数分别为:a=1.0000,b=-0.0201,c=2.9142E-03,d=-1.2971E-04,e=1.6035E-07,f=-3.1622E-05,g=-5.1301E-05,h=-1.3611E-11,i=-5.5490E-10,j=5.6393E-07,拟合时可决系数为R2=0.99;在实施例2的情况中,补偿因子F即为血糖浓度值,故可以省去前述步骤S4和S5,直接用补偿因子方程进行求解,将初始电流I0和温度T0作为上述补偿因子方程的x和y带入补偿因子方程中,直接得到血糖浓度校正值C。为确定校正方法的有效性,以25℃的血糖浓度校正值为标准,计算其他温度下血糖浓度校正值与之相对偏差,得到表15;同时,为验证校准方法的准确度,以生化分析仪的读数为标准,计算血糖浓度校正值与之相对偏差,得到表16;由表15和表16可看出本发明产生的相对偏差很小,说明上述红细胞压积校正方法也适用于温度和电流两个变量的变形补偿计算情况。表15表16进一步地,对于本发明的应用方面,本实施例也可以采用类似于上述实施例1中预设数据映射表的方式,使应用于血糖测试条等便携式血糖监测装置时,用户能快速地得到血糖浓度读数,在此不做赘述。实施例3本实施例以电流和红细胞压积两个变量对血糖浓度读数进行补偿计算。首先将测试温度配置为10℃、25℃、40℃三个恒定的温度值,其温度的正负波动不超过2℃,将含有抗凝的静脉全血的红细胞压积分别配置为20%、30%、42%、55%、70%,并将每种红细胞压积的血液配置成2.8mmol/L、6.1mmol/L、19.4mmol/L、33.3mmol/L的血样。然后,在三个恒定温度下分别测试上述血样,每个血样重复测试10遍,得到一系列的AD值与测试电流I0值,执行步骤S1,根据测试电路放大运算逻辑,将AD值转换成与红细胞压积Hct相关的样品阻值R,并根据样品阻值R与红细胞压积Hct的相关性方程y=k1*x2+k2*x+k3,计算得到初始红细胞压积值Hct0值,其中,y为初始红细胞压积值Hct0,x为阻值R,k1、k2、k3三者均为相关性方程系数;执行上述步骤S2,设定基准红细胞压积值HctC=42%,计算出红细胞压积差值ΔHct=Hct0-HctC,结果如表17a、表17b和表17c:表17a在10℃下红细胞压积差值ΔHct和测试电流I0表表17b在25℃下红细胞压积差值ΔHct和测试电流I0表表17c在40℃下红细胞压积差值ΔHct和测试电流I0表执行上述步骤S3,将红细胞压积差值ΔHct与测试电流I0带入变形后的补偿因子方程:F=a+b*x+c*y+d*x2+e*y2+f*x*y+g*x3+h*y3+i*x*y2+j*x2*y,得到补偿因子F,其中x为红细胞压积差值ΔHct,y为测试电流I0,拟合时可决系数为R2=0.99,补偿因子方程通过拟合后,得到在三个恒定温度下的补偿因子方程系数,如表18所示。表18补偿因子方程系数和可决系数表补偿因子方程系数10℃25℃40℃a3.08251.0540-1.4863b-0.2041-0.1385-0.0873c-0.23731.58752.2639d-0.0052-0.00090.0026e0.55000.25200.0836f0.16290.12050.0739g0.00023.3e-065.7e-05h-0.0268-0.0128-0.0035i-0.0106-0.0054-0.0014j0.00050.00050.0004可决系数R20.990.990.99此时,不同温度下的补偿因子F为该温度下的血糖浓度值,根据初始电流I0以及红细胞压积差值ΔHct,直接得到血糖浓度校正值C。为确定校正精度,将本发明红细胞压积校正方法计算所得血糖浓度校正值C与生化分析仪的读数对比,得到相应的相对偏差;同时设置对照实验,将通过上述现有技术的拟合方式所得的血糖浓度值与生化分析仪的读数对比,得到相应的相对偏差,如表19a、表19b和表19c所示,可看出本发明产生的相对基本维持在10%以内,偏差很小,说明上述红细胞压积校正方法也适用于温度和电流两个变量的变形补偿计算情况。表19a在10℃下血糖浓度校正值C与生化分析仪读数相对偏差表表19b在25℃下血糖浓度校正值C与生化分析仪读数相对偏差表表19a在40℃下血糖浓度校正值C与生化分析仪读数相对偏差表进一步地,对于本发明的应用方面,本实施例也可以采用类似于上述实施例1中预设数据映射表的方式,使应用于血糖测试条等便携式血糖监测装置时,用户能快速地得到血糖浓度读数,在此不做赘述。需要说明的是,本发明的红细胞压积校正方法中进行补偿因子的计算时,参数变量为温度差值ΔT、红细胞压积差值ΔHct、测试电流I0三者中任意两个,进而由校正因子计算出血糖浓度校正值C,在其他实施方式中也可根据实际情况,对补偿因子的计算过程中的变量和权值进行适应性的调整,在此不做限定;此外,本发明方案不仅适用于上述血糖测试条等便携式血糖监测装置,同样适用于尿酸、乳酸、胆固醇等血浆中的氧化还原代谢物浓度测定的试纸,在此不做限定。区别于现有技术的情况,本发明提供一种红细胞积压校正方法,通过该红细胞积压校正方法减少了血糖测试的校正步骤,显著降低了血糖测试误差。本发明提供的另一个解决方案是:提供一种存储介质,该存储介质中存储有程序数据,该程序数据能够被执行以实现前述中任一所述红细胞积压校正方法。本发明中该存储介质用于存储与前述红细胞压积校正方法相关的程序数据,用于执行前述红细胞压积校正方法,该存储介质可包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。区别于现有技术的情况,本发明还提供一种存储介质,该存储介质用于存储与前述红细胞压积校正方法相关的程序数据,通过该红细胞积压校正方法减少了血糖测试的校正步骤,显著降低了血糖测试误差。需要说明的是,以上各实施例均属于同一发明构思,各实施例的描述各有侧重,在个别实施例中描述未详尽之处,可参考其他实施例中的描述。以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页1 2 3 
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