CN108614017A

CN108614017A - 一种凝血酶原时间检测方法和装置

Info

Publication number: CN108614017A
Application number: CN201611131978.7A
Authority: CN
Inventors: 赵天贤; 张围; 张仑; 曾庆
Original assignee: Helixgen (guangzhou) Co ltd
Current assignee: Helixgen (guangzhou) Co ltd
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2018-10-02
Anticipated expiration: 2036-12-09
Also published as: WO2018103116A1; CN108614017B

Abstract

本发明属于医疗领域，公开了一种凝血酶原时间PT检测方法和装置。所述方法包括：血液样品在干试剂的作用下发生凝血反应，产生氧化电流；生成氧化电流随时间变化的电流‑时间曲线；获取处理后的电流‑时间曲线上的多个特征点；根据多个特征点，计算并输出凝血酶原时间PT值。通过对检测电流进行平滑处理，提高了检测电流的信噪比，从而避免了由于电流噪声对凝血酶原时间检测准确度和可靠性的影响，提高测试结果的准确率；另外，通过获取处理后的电流‑时间曲线上的多个特征点，并根据多个特征点计算凝血酶原时间PT值，进一步提高了测试结果的准确性。

Description

一种凝血酶原时间检测方法和装置

技术领域

本发明涉及医疗领域，特别涉及一种凝血酶原时间PT检测方法和装置。

背景技术

许多心血管疾病患者(如静脉血栓栓塞性疾病、心房颤动血栓栓塞、瓣膜病、人工瓣膜置换术和心腔内血栓形成等)需要长期服用华法林来进行抗凝治疗。但华法林过多会引起出血不止，而过少会影响其抗血栓栓塞作用，可能导致出现心脏病发作或中风的严重后果。因此，对服用华法林患者的凝血功能必须定期监测。现有的抗凝治疗的监测一般是检测患者的检测凝血酶原时间(Prothrombin Time,PT)实现的。

PT的检测有多种方法，包括光学法，电阻抗法，磁珠法，电化学法等。所述的前三种方法分别监测血液样品在凝结过程中引起的光特性，电阻抗特性和在其中的磁珠的运动特性来判读血块的形成，并由此得到凝血时间。而电化学法则是通过监测凝血过程中凝血酶的释放来判读PT。

电化学法的优点是适合全血，设备简单，测量可靠，尤其适合即时检测(POCT)。但其检测到的反应信号由于各种干扰可能会存在噪声，从而会对凝血酶原时间的检测精度及可靠性产生影响，造成测试结果的不准确；另外，在上述检测过程，通常是通过采集检测电流上单个的特征点来计算凝血酶原时间，在单个特征点可能存在误差的情况下，同样也会造成测量结果的不准确。

发明内容

为了避免由于噪声对凝血酶原时间检测精度的影响，提高测试结果的准确率，本发明实施例提供了一种凝血酶原时间PT检测方法和装置。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种凝血酶原时间检测方法，所述方法包括：

血液样品在干试剂的作用下发生凝血反应，产生氧化电流；

生成所述氧化电流随时间变化的电流-时间曲线；

获取所述处理后的电流-时间曲线上的多个特征点；

根据所述多个特征点，计算并输出凝血酶原时间PT值。

优选的，所述电流-时间曲线为经过平滑处理后的电流-时间曲线；

所述平滑处理包括：

按照预设时间间隔，对所述电流-时间曲线进行采样，获取n个点；

在处理所述电流-时间曲线上的第j个点时，获取所述第j个点前后各k个点，总共2k+1个点；

计算所述2k+1个点电流值的平均值和标准方差；

计算所述2k+1个点中每个点电流值和所述平均值之间的差值；

删除所述2k+1个点中所述差值大于标准方差的三倍所对应点的电流值，并计算剩余点电流值的平均值，所述剩余点电流值的平均值即为第j点平滑后的电流值；

继续对第j+1个点进行处理，直至完成所述电流-时间曲线上所有n个点的处理。

第二方面，提供了一种凝血酶原时间PT检测装置，所述装置包括：

电流检测模块，用于检测氧化电流，所述氧化电流是血液样品在干试剂的作用下发生凝血反应，由此释放的可氧化物质被加在工作电极上的直流电压氧化而产生的；

信号生成模块，用于生成所述氧化电流随时间变化的电流-时间曲线；

特征点获取模块，用于获取所述处理后的电流-时间曲线上的多个特征点；

计算模块，用于根据所述多个特征点，计算并输出凝血酶原时间PT值。

数据存储模块，用于储存所述电流-时间曲线、所述多个特征点、所述PT值、试条批号、测试日期和时间；

用户界面模块，用于显示所述PT值。

所述信号处理模块具体用于：

计算所述2k+1个点电流值的平均值和标准方差；

计算所述2k+1个点中每个点电流值和所述平均值之间的差值；

第三方面，提供了一种凝血酶原时间PT检测装置，所述装置包括存储器以及与所述存储器连接的处理器，所述存储器用于存储一组程序代码，所述处理器调用所述存储器所存储的代码用于执行以下操作：

血液样品在干试剂的作用下发生凝血反应，产生氧化电流；

生成所述氧化电流随时间变化的电流-时间曲线；

获取所述处理后的电流-时间曲线上的多个特征点；

根据所述多个特征点，计算并输出凝血酶原时间PT值。

所述处理器调用所述存储器所存储的代码用于执行以下操作：

计算所述2k+1个点电流值的平均值和标准方差；

计算所述2k+1个点中每个点电流值和所述平均值之间的差值；

本发明实施例提供了一种凝血酶原时间检测方法和装置，包括：血液样品在干试剂的作用下发生凝血反应，产生氧化电流；生成氧化电流随时间变化的电流-时间曲线；获取处理后的电流-时间曲线上的多个特征点；根据多个特征点，计算并输出凝血酶原时间PT值。通过对检测电流进行平滑处理，提高了检测电流的信噪比，从而避免了由于电流噪声对凝血酶原时间检测精度的影响，提高测试结果的准确率；另外，通过获取处理后的检测电流上的多个特征点，并根据多个特征点，计算凝血酶原时间PT值，相较于通过单个的特征点计算凝血酶原时间PT值，进一步提高了测试结果的准确性。

本发明对于特征点的选择是很重要的。现有技术中的计算值一般是基于电流值的中间值来计算的。这样的计算方式已经沿用了很长时间。然而在一些偶然的情况下，发明人发现在各个批次的试条中，均难免会有一些问题试条的出现，此时会出现读数不准或者读数不显示的情况。并且，不同试条之间由于存在着例如试剂附着均匀度差异、或者存在杂质之类的问题，随之带来了重复性方面的问题。

由于重复性问题通常是由传感系带来的，为了提高重复性，研究者通常从影响传感系的因素进行改进，例如，提高试剂的添加工艺、提高膜的均匀度等等，由此提高试条的重现性。然而，这样的改进通常需要耗费大量的投入，并且，试条的制作成本需要较大地提高。

而发明人另辟蹊径地发现，在PT酶原反应体系中，适应于其反应曲线，通过取值计算上的改进即可改善上述困扰该领域的难题。通过对该试剂体系反应及其电流曲线的个性化研究，发明人发现同时对三个特征点进行取值计算，可以在即使某批次试条条件不甚满意的情况下，也能获得相对满意的稳定的结果。也就是说，只需要通过对计算方法或者软件的改进，即可以免去对试条这种消耗量巨大的耗材制作工艺的苛刻的要求，从而在提高测试结果准确性的基础上，还可以节省试条制造成本。

在一个优选的实施例中，采用了t_minI、t_maxI、t_maxSlope这三个电，采用公式PT＝(t_minI+t_maxI+t_maxSlope)/3进行，该取点方式的计算值可以弱化PT检测试条不均一性而带来的重现性问题。例如，在一个实施例中，本发明方法所检测的一批试条，CV可降低至4.5％。

为了进一步弱化一些问题试条的影响，提高测试结果的准确性，本发明进一步对取值前的电流-时间曲线作平滑处理。经过了这样的处理，可以使得一些存在问题的试条，例如一些由于各种传感系缺陷而造成在传统的计算方法下产生不可靠数值的试条，其缺陷的影响得以大大弱化。例如，在一个碰到问题试条的实施例中，经过本发明平滑处理前后的曲线分别如图3a、图3b所示。在另一个碰到问题试条的实施例中，经过本发明平滑处理前后的曲线分别如图4a、图4b所示。

在该两个问题试条案例中，采用传统的中间值取值计算，以及本发明的平滑处理后的三点取值计算方法相比较，比较结果如下表1所示。

表1.对问题试条的检测结果

可见，即使对于各批次试条难免存在的一些问题试条，采用本发明的方法可以弱化问题试条的不利影响，使得在这些不利情况下也能获得相对来说比较可靠的结果，从而减少错误的结果，提高了测试结果的准确性，给待测者带来更好的保障，这对病患来说是十分重要的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种凝血酶原时间PT检测方法流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种凝血酶原时间PT检测装置的结构示意图；

图3a是本发明实施例提供的一种原始检测电流-时间曲线示意图；

图3b是图3a所示的原始检测电流-时间曲线经过平滑后的曲线示意图；

图4a是本发明实施例提供的另一个原始检测电流-时间曲线示意图；

图4b是图4a所示的原始检测电流-时间曲线经过平滑后的曲线示意图；

图5是本发明实施例提供的电流-时间曲线上的一些特征点示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种凝血酶原时间PT的检测方法，该方法应用于凝血功能的检测和对抗凝药物华法林用药的监测。通过对检测电流进行平滑处理，提高了检测电流的信噪比，从而避免了由于电流噪声对凝血酶原时间检测精度的影响，提高测试结果的准确率；另外，通过获取处理后的检测电流上的多个特征点，并根据多个特征点，计算凝血酶原时间PT值，相较于通过单个的特征点计算凝血酶原时间PT值，进一步提高了测试结果的准确性。另外，需要说明的是，本发明实施例所述的氧化电流是血液样品在干试剂的作用下发生凝血反应，由此释放的可氧化物质被加在工作电极上的直流电压氧化而产生的。

实施例一

图1是本发明实施例提供的一种凝血酶原时间PT检测方法流程示意图，参照图1所示，该方法包括：

101、血液样品在干试剂的作用下发生凝血反应，由此释放的可氧化物质被加在工作电极上的直流电压氧化而产生氧化电流，此过程检测到的氧化电流可以称为原始反应电流。

102、对101步骤得到的氧化电流随时间变化的电流-时间曲线进行平滑处理，生成处理后的电流-时间曲线；

可选的，该平滑处理过程如下：

按照预设时间间隔，对所述电流-时间曲线进行采样，获取n个点；本发明实施例对具体的预设时间间隔不加以限定。

在处理电流-时间曲线上的第j个点时，获取第j个点前后各k个点，总共2k+1个点；

计算2k+1个点电流值的平均值和标准方差；

计算2k+1个点中每个点电流值的值和平均值之间的差值；

删除2k+1个点中差值大于标准方差的三倍所对应的电流值，并计算剩余点电流值的平均值，剩余点电流值的平均值即为第j点平滑后的电流值；

继续对第j+1个点进行处理，直至完成电流-时间曲线上所有n个点的处理。

示例性的，为了进一步说明本发明实施例所述的方法，以五点平滑为例，先跳过第一和第二点，从第三点开始，即k＝2。

第一步，计算第一至第五点电流值的平均值A；

第二步，计算第一至第五点电流值的平均方差SD；

第三步，计算每一点电流值的值和平均值的偏差d；

第四步，判别有无偏差d大于3SD，如果没有的话，平均值A即为第三点平滑后的电流值；如果有的话，将该点剔除，重新计算剩余数据点的平均值，该新的平均值即为第三点平滑后的电流值。

第五步，重复上述步骤平滑第四个点。

103、获取处理后的电流-时间曲线上的多个特征点。

具体的，该多个特征点至少包括处理后的电流-时间曲线上电流值最小的点对应的时间值t_minI、处理后的电流-时间曲线上电流值最大的点对应的时间值t_maxI和以及处理后的电流-时间曲线最大斜率点对应的时间值t_maxSlope。

104、根据多个特征点，计算并输出凝血酶原时间PT值。

具体的，通过预设公式，由三个特征点计算出PT值；

可选的，预设公式包括：

PT＝(t_minI+t_maxI+t_maxSlope)/3。

除此之外，还预设公式还可以为：

PT＝(a*t_minI+b*t_maxI+c*t_maxSlope)/[3*(a+b+c)]，其中，a、b和c分别为加权系数，本发明实施例对加权系数具体的数值不加以限定。

综上所述，上述步骤101至步骤104所提供的方法流程，可以理解为A：原始反应电流检测、B：平滑处理、C：获得特征点、D：计算PT值四个流程，分别对应步骤101、102、103和步骤104。

本发明实施例所提供的方法，通过步骤：电流检测、对电流随时间变化的电流-时间曲线平滑处理、获取处理后的电流-时间曲线上的多个特征点以及根据多个特征点，计算并输出凝血酶原时间PT值，通过对检测电流进行平滑处理，提高了检测电流的信噪比，从而避免了由于电流噪声对凝血酶原时间检测精度的影响，提高测试结果的准确率；另外，通过获取处理后的检测电流上的多个特征点，并根据多个特征点，计算凝血酶原时间PT值，相较于通过单个的特征点计算凝血酶原时间PT值，进一步提高了测试结果的准确性。

实施例二

图2是本发明实施例提供的一种凝血酶原时间PT检测装置的结构示意图。参照图2所示，该检测仪包括：反应电流检测模块21、数据处理模块22、用户界面模块23和中心控制模块24。

具体地，反应电流检测模块21用于检测氧化电流，氧化电流是血液样品在干试剂的作用下发生凝血反应，由此释放的可氧化物质被加在工作电极上的直流电压氧化而产生的。具体的操作步骤如下：在工作电极和参比电极之间施加一直流电压，同时检测在工作电极上产生的氧化电流。这里，直流电压由一直流电压源电路提供，一般为几十毫伏至几百毫伏，比如100mv。氧化电流由一微电流检测电路完成，其灵敏度很高，可以测量几个nA的电流。

数据处理模块22主要用于实现数据处理、数据存储及数据传输功能，具体地包括信号处理模块、特征点获取模块、计算模块、数据存储模块以及数据传输模块。

具体地，信号处理模块，用于对检测的氧化电流随时间变化的电流-时间曲线进行平滑处理，生成处理后的电流-时间曲线。计算模块，用于根据多个特征点，计算并输出凝血酶原时间PT值；数据存储模块，用于储存电流-时间曲线、多个特征点、PT值以及相关数据。

优选的，信号处理模块的处理步骤为：

计算2k+1个点电流值的平均值和标准方差；

计算2k+1个点中每个点电流值的值和平均值之间的差值；

图3a是一反应电流原始曲线，由于各种噪声，曲线不够光滑。图3b显示的是该曲线经过平滑处理后曲线，很明显，处理后的曲线比处理前要平滑许多。

图4a是本***在电快速瞬变脉冲群(EFT)环境下的反应电流原始曲线，图4b是该曲线经过平滑处理后的曲线。

特征点获取模块，用于获取处理后的电流-时间曲线上的多个特征点。优选地，该多个特征点至少包括处理后的电流-时间曲线上电流值最小的点对应的时间值t_minI、处理后的电流-时间曲线上电流值最大的点对应的时间值t_maxI和以及处理后的电流-时间曲线最大斜率点对应的时间值t_maxSlope。

可选的，特征点获取模块获取特征点的步骤可以按如下方式进行：从平滑处理过的电流曲线的起始点开始，用逐次相邻两点比较的方法首先找出电流值最小点和最大点。然后计算电流曲线每一点斜率，其算法可以有不同的方法，比如，计算该点前后两点的差值，或取该点和其前后各一点，或各两点，或各三点(总数分别为三点，五点或七点)或更多点进行线性回归而计算该点的斜率。最后，用逐次相邻两点比较的方法找出电流曲线的最大斜率点。图5显示了上述三个特征点在反应曲线上的位置。

计算模块用于根据多个特征点，计算并输出凝血酶原时间PT值。具体的，通过经验公式由上述三个特征点计算出凝血酶原时间PT，比如，优选地可以利用公式PT＝(t_minI+t_maxI+t_maxSlope)/3计算；或者可以对各个时间值进行加权平均：PT＝(a*t_minI+b*t_maxI+c*t_maxSlope)/[3*(a+b+c)]。

数据存储模块用于储存电流-时间曲线、多个特征点、PT值、试条批号、测试日期和时间，还可以存储病人信息和操作者信息，本发明实施例不加以限定。

用户界面模块23用于显示测试结果，相关数据和输入相关指令。可选的，用户界面模块23可以包括按键和显示屏，比如，按键用于设置仪器和回放测试结果。

可选的，用户界面模块23具体还用于显示检测日期及检测时间，除此之外，还可以显示试条批号、测试日期和时间，以及存储病人信息和操作者信息。

中心控制模块(MCU)24用于控制该检测仪的反应电流检测模块21、数据处理模块22、用户界面模块23等的相应操作。

另外，需要说明的是，造成反应电流原始曲线出现各种噪声的原因有多种，本发明所述的试条出现问题仅仅是示例性的，是为了进一步说明本发明所提供方法可以避免由于试条问题导致的对测试结果的影响，此处并非特指。本发明实施例所提供的方法还可以解决由于其他原因所导致的反应电流原始曲线出现的噪声现场，本发明实施例对具体的噪声现场不加以限定。

本发明实施例提供了一种凝血酶原时间检测装置，该装置通过对检测电流进行平滑处理，提高了检测电流的信噪比，从而避免了由于电流噪声对凝血酶原时间检测精度的影响，提高测试结果的准确率；另外，通过获取处理后的检测电流上的多个特征点，并根据多个特征点，计算凝血酶原时间PT值，相较于通过单个的特征点计算凝血酶原时间PT值，进一步提高了测试结果的准确性。

实施例三

本发明实施例提供了一种凝血酶原时间PT检测装置，该检测装置包括存储器以及与存储器连接的处理器，存储器用于存储一组程序代码，处理器调用存储器所存储的代码用于执行以下操作：

对氧化电流随时间变化的电流-时间曲线进行平滑处理，生成处理后的电流-时间曲线；其中，该氧化电流是血液样品在干试剂的作用下发生凝血反应，由此释放的可氧化物质被加在工作电极上的直流电压氧化而产生的；

获取处理后的电流-时间曲线上的多个特征点；

根据多个特征点，计算并输出凝血酶原时间PT值。

本发明实施例所述的装置具体用于实现本发明实施例所述的方法。

综上所述，本发明实施例提供了一种凝血酶原时间检测方法和装置，包括：对血液样品在干试剂的作用下发生凝血反应，由此释放的可氧化物质被加在工作电极上的直流电压氧化而产生的氧化电流随时间变化的电流-时间曲线进行平滑处理，生成处理后的电流-时间曲线；获取所述处理后的电流-时间曲线上的多个特征点；根据所述多个特征点，计算并输出凝血酶原时间PT值。通过对检测电流进行平滑处理，提高了检测电流的信噪比，从而避免了由于电流噪声对凝血酶原时间检测精度的影响，提高测试结果的准确率；另外，通过获取处理后的检测电流上的多个特征点，并根据多个特征点，计算凝血酶原时间PT值，相较于通过单个的特征点计算凝血酶原时间PT值，进一步提高了测试结果的准确性。比如，在一个实验中，用20个测试卡测同一质控血浆，三个特征点各自的重复性(CV)在5.0％～5.6％范围内，而三个特征点的组合的CV为4.5％。

综合图3a和图3b的比对结果、图4a和图4b的比对结果以及表1的比对结果可知，本发明实施例所述提供的方法和装置，在反应电流原始曲线由于各种原因，尤其是试条出现问题所导致出现各种噪声的场景下，有效果地避免了该噪声对检测结果准确性的影响，还进一步避免了重复检测，提高了检测效率，并节省了试条制造成本。

需要说明的是：上述实施例提供的凝血酶原时间检测装置在执行凝血酶原时间检测方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的凝血酶原时间检测方法与凝血酶原时间检测装置实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种PT值检测方法，其特征在于，所述方法包括：

血液样品在干试剂的作用下发生凝血反应，产生氧化电流；

生成所述氧化电流随时间变化的电流-时间曲线；

获取所述处理后的电流-时间曲线上的多个特征点；

根据所述多个特征点，计算并输出PT值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电流-时间曲线为经过平滑处理后的电流-时间曲线；

所述平滑处理包括：

计算所述2k+1个点电流值的平均值和标准方差；

计算所述2k+1个点中每个点电流值和所述平均值之间的差值；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述多个特征点至少包括所述处理后的电流-时间曲线上电流值最小的点对应的时间值t_minI、所述处理后的电流-时间曲线上电流值最大的点对应的时间值t_maxI和以及所述处理后的电流-时间曲线最大斜率点对应的时间值t_maxSlope。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个特征点，计算并输出PT值包括：

通过预设公式，由三个特征点计算出所述PT值；

其中，所述预设公式包括：

PT＝(t_minI+t_maxI+t_maxSlope)/3。

5.一种PT值检测装置，其特征在于，所述装置包括：

计算模块，用于根据所述多个特征点，计算并输出PT值；

所述装置还包括：

数据存储模块，用于储存以下信息中的一种或多种：所述电流-时间曲线、所述多个特征点、所述PT值、试条批号、测试日期和时间；

用户界面模块，用于显示所述PT值。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的信号生成模块还包括用于对曲线进行平滑处理的信号处理模块；

所述信号处理模块具体用于：

计算所述2k+1个点电流值的平均值和标准方差；

计算所述2k+1个点中每个点电流值和所述平均值之间的差值；

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述多个特征点至少包括所述处理后的电流-时间曲线上电流值最小的点对应的时间值t_minI、所述处理后的电流-时间曲线上电流值最大的点对应的时间值t_maxI和以及所述处理后的电流-时间曲线最大斜率点对应的时间值t_maxSlope。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：

通过预设公式，由三个特征点计算出所述PT值；

其中，所述预设公式包括：

PT＝(t_minI+t_maxI+t_maxSlope)/3。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述相关数据包括检测日期，干试剂试条信息，病人信息和操作者信息。

10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述用户界面模块还用于显示检测日期及检测时间。