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摘要

基于生物阻抗谱技术提出一种细胞悬浮液浓度自动识别方法, 该方法结合了多元线性回归算法和生物阻抗谱技术, 能够快速准确地识别细胞悬浮液的浓度. 首先, 提出一种细胞位置随机分布策略, 模拟细胞的真实存在状态; 其次, 采用数值仿真的方法生成2400组不同浓度的正常、癌变以及混合的细胞模型并计算生物阻抗谱数据; 然后, 利用多元线性回归、支持向量机和梯度提升三种回归算法分别对癌变细胞浓度进行鉴别, 仿真结果表明, 多元线性回归算法为最佳回归模型, 其平均拟合优度和均方误差分别是0.9997和0.0008; 最后, 将多元线性回归算法应用于不同浓度的红细胞悬浮液的识别中, 实验结果显示其平均拟合优度和均方误差分别是0.9998和0.0079, 说明该方法具有较高的细胞悬浮液浓度识别能力.

关键词:

Abstract

Based on bioimpedance spectroscopy technology, a method of automatically identifying the cell suspension concentration is proposed. This method combines multiple linear regression algorithm and bioimpedance spectroscopy technology, which can identify the concentration of cell suspension quickly and accurately. Firstly, a strategy of random distribution of cell locations is proposed to simulate the true existence of cells. Secondly, 2400 groups of normal, cancerous and mixed cell models with different concentrations are generated by numerical simulation and their bioimpedance spectroscopy data are calculated.Thirdly, the multiple linear regression algorithm (MLR), support vector machine (SVM), and gradient boosting regression algorithm (GBR) are used to identify the concentration of cancerous cells. The simulation results show that the MLR is the best regression model for cell suspension concentration identification and its average goodness of fit and mean square error are 0.9997 and 0.0008respectively. Finally, the MLR is applied to the identification of red blood cell suspensions with different concentrations, the experimental results show that the average goodness of fit and mean square error are 0.9998 and 0.0079, respectively, indicating that this method has a greater ability to identify cell suspension concentrations.

Keywords:

作者及机构信息

1.
2.
3.

通信作者:姚佳烽,jiaf.yao@nuaa.edu.cn

基金项目:国家自然科学基金 (批准号: 62071224)和精密测试及仪器国家重点实验室开放基金(批准号: pilab2107)资助的课题

Authors and contacts

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2.
3.

Corresponding author:Yao Jia-Feng,jiaf.yao@nuaa.edu.cn

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 62071224), and the Open Fund Project of State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments, China (Grant No. pilab2107)

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参考文献

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[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
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施引文献

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	参数	正常B细胞	癌变B细胞
电导率σ/ (S·m^–1)	背景溶液	0.6	0.6
	细胞膜	5.6 × 10^–5	9.1 × 10^–6
	细胞质	1.31	0.48
	核膜	1.11 × 10^–2	4.4 × 10^–3
	核质	2.04	1.07
相对介电常数ε	背景溶液	80	80
	细胞膜	12.8	9.8
	细胞质	60	60
	核膜	106	60.3
	核质	120	120
几何参数/μm	仿真区域L×L	20 × 20	20 × 20
	电极长度l	4	4
	细胞半径R₁	3.3	5.2
	细胞核半径R₂	2.8	4.4
	细胞膜厚d₁	0.007	0.007
	核膜厚度d₂	0.04	0.04

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	MLR		SVR		GBR
	R²	MSE	R²	MSE	R²	MSE
1	0.9999	0.0006	0.0006	0.0257	0.9994	0.0066
2	0.9995	0.0009	0.0009	0.0313	0.9985	0.0171
3	0.9998	0.0006	0.0006	0.0336	0.9986	0.0179
4	0.9999	0.0012	0.0012	0.0267	0.9986	0.0156
5	0.9996	0.0008	0.0008	0.0335	0.9987	0.0176
平均数	0.9997	0.0008	0.0008	0.0302	0.9988	0.0150

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浓度/%	0	10	15	20	25	30	40	50
平均绝对误差	0.0104	0.0124	0.0113	0.0134	0.0129	0.0165	0.0158	0.0161

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	1	2	3	4	5	平均数
R²	1.0000	0.9998	0.9999	0.9996	0.9999	0.9998
MSE	0.0015	0.0021	0.0152	0.0035	0.0173	0.0079

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[8]
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[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]

[1]	薄文斐, 车嵘, 孔磊, 张明洁, 张晓波.红外及太赫兹辐照下细胞膜生物效应的研究进展. 必威体育下载 , 2022, (): .doi:10.7498/aps.71.20212030
[2]	郭雨怡, 石富坤, 王群, 季振宇, 庄杰.高压纳秒脉冲电场的细胞器生物电效应综述. 必威体育下载 , 2022, 71(6): 068701.doi:10.7498/aps.71.20211850
[3]	尹鸿润, 叶明, 吴阳, 刘凯, 潘化平, 姚佳烽.基于生物阻抗谱成像的生物组织检测方法. 必威体育下载 , 2022, 71(4): 048706.doi:10.7498/aps.71.20211600
[4]	王澄瑶, 李旭, 卢晓云.COP-PDMS微流控芯片的制备及在太赫兹对肠道上皮细胞生物效应中的应用. 必威体育下载 , 2021, 70(24): 248706.doi:10.7498/aps.70.20211807
[5]	薄文斐, 车嵘, 孔磊, 张明洁, 张晓波.红外及太赫兹辐照下细胞膜生物效应的研究进展. 必威体育下载 , 2021, 70(24): 248707.doi:10.7498/aps.70.20212030
[6]	尹鸿润, 叶明, 吴阳, 刘凯, 潘化平, 姚佳烽.基于生物阻抗谱成像的生物组织检测方法. 必威体育下载 , 2021, (): .doi:10.7498/aps.70.20211600
[7]	姚佳烽, 胡松佩, 杨璐, 吴阳, 韩伟, 刘凯.基于生物阻抗谱的舌体肿瘤组织识别方法. 必威体育下载 , 2021, 70(15): 158704.doi:10.7498/aps.70.20210297
[8]	卞晓鸽, 周胜, 张磊, 何天博, 李劲松.基于标准样品回归算法和腔增强光谱的NO₂检测方法. 必威体育下载 , 2021, 70(5): 050702.doi:10.7498/aps.70.20201322
[9]	姚佳烽, 万建芬, 杨璐, 刘凯, 陈柏, 吴洪涛.基于生物阻抗谱的细胞电学特性研究. 必威体育下载 , 2020, 69(16): 163301.doi:10.7498/aps.69.20200601
[10]	田小飞, 张欣.稳态强磁场的细胞生物学效应. 必威体育下载 , 2018, 67(14): 148701.doi:10.7498/aps.67.20180378
[11]	乔成功, 李伟恒, 唐国宁.细胞外钾离子浓度延迟恢复对螺旋波的影响研究. 必威体育下载 , 2014, 63(23): 238201.doi:10.7498/aps.63.238201
[12]	陈添兵, 姚明印, 刘木华, 林永增, 黎文兵, 郑美兰, 周华茂.基于多元定标法的脐橙Pb元素激光诱导击穿光谱定量分析. 必威体育下载 , 2014, 63(10): 104213.doi:10.7498/aps.63.104213
[13]	白永强, 朱星.单个心肌细胞中随机钙火花诱发的钙离子螺旋波. 必威体育下载 , 2012, 61(15): 158203.doi:10.7498/aps.61.158203
[14]	闫靓, 陈克安, Ruedi Stoop.多噪声源共同作用下的总烦恼度评价与预测. 必威体育下载 , 2012, 61(16): 164301.doi:10.7498/aps.61.164301
[15]	王娜, 陈克安.水下噪声音色属性回归模型及其在目标识别中的应用. 必威体育下载 , 2010, 59(4): 2873-2881.doi:10.7498/aps.59.2873
[16]	张春兵, 邱媛媛, 郗晓宇, 章东.超声增强脂质体与细胞相互作用的研究. 必威体育下载 , 2009, 58(6): 3996-4001.doi:10.7498/aps.58.3996
[17]	王宝华, 陆启韶, 吕淑娟.阈下激励与噪声联合作用下肝细胞系统的内钙时空随机共振问题. 必威体育下载 , 2009, 58(11): 7458-7465.doi:10.7498/aps.58.7458
[18]	申传胜, 张季谦, 陈含爽.细胞丛状化分布对二维耦合体系尺度选择效应的影响. 必威体育下载 , 2007, 56(11): 6315-6320.doi:10.7498/aps.56.6315
[19]	王传奎, 高铁军, 薛成山.耦合量子细胞的非线性特性. 必威体育下载 , 2000, 49(10): 2033-2036.doi:10.7498/aps.49.2033
[20]	陈陆君, 梁昌洪.双参量孤子细胞自动机. 必威体育下载 , 1993, 42(12): 1894-1900.doi:10.7498/aps.42.1894

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