随着生活水平的提高，人们的饮食结构、生活习惯以及环境因素都发生了很大的变化，这使得高血糖、高胆固醇和高血脂代谢综合症及其并发症等疾病的发病率呈逐渐上升的趋势，快速准确地诊断出血液中有关生理指标显得十分重要,也是当今生命科学领域急需解决的研究课题之一。作为人体重要的体液，血液能够表征人体许多重要的生命指标,对血液进行光谱学的检测与研究，可以从光谱角度对血液生理指标进行测试和分析，甚至基于光谱分析的方法建立新的血液生理指标。与传统的生化检测方法相比,光谱分析技术具有分析速度快、无接触、无破坏和结果稳定等优点，这将是医疗诊断的一个重要发展方向。目前对血液光谱的分析在定性和定量方面虽然取得了不少进展，但还存在不少问题。在定性分析时，大部分研究者的基本出发点是控制单因素变化，即研究一种成分浓度信息在光谱上的反映时，控制其它因素在一定的范围内，这样得到的结论往往不具有普适性，也很难将定性结论直接应用于临床上。对血液光谱的定量回归研究还处于初始阶段，而且主要侧重于血液红外光谱的研究，即使目前开发出来的一些血液成分快速检测仪器，其测试结果与全自动生化分析仪检测结果的相关性不高，仪器精度和稳定性有待进一步提高。本文正是在上述背景下，结合实验室的具体条件，对人体血清紫外-可见吸收光谱和荧光光谱进行了较为系统的研究。论文主要研究内容和创新工作如下：1.提出了利用偏最小二乘法对紫外-可见吸收光谱进行分解的方法，研究了血糖、血脂和胆固醇的吸光系数以及血清中其它成分的吸光度分布。研究表明，血脂吸光系数在整个波段内均大于零且在200-300nm波段内有较大的值,表明血脂对200-300nm的紫外光有较强的吸收作用;血糖在200-300nm波段内吸光系数呈现正负交替分布特征;胆固醇除了414nm附近呈现正的吸光系数外，在200-300nm波段内呈现负吸光系数;在414nm处，血脂的吸光系数接近零，而血糖和胆固醇呈现出较小的峰值；血清中其它成分在414nm处的吸光作用明显大于血糖、血脂和胆固醇的作用。2.基于血液光谱成分的复杂性,提出了将小波多尺度分解、求导等方法对血清光谱进行预处理，并对多种血清光谱的多重相关性进行了研究。研究表明，血清光谱具有严重的多重相关性，其中滤波吸收光谱的相关系数高达0.8；原始荧光光谱和滤波荧光光谱的相关系数分别在0.96和0.98以上。光谱噪声、求导和小波分解具有抑制多重相关性的作用。3．研究了血清光谱与血糖、血脂和胆固醇浓度的相关性。研究表明，在200-300nm波段内血脂浓度与吸收光谱有较大的相关系数；在200-800nm范围内，三种成分的导数光谱和第三、第四层光谱呈现出相关系数较大的波长点；在300-700nm范围内，血脂和血糖浓度与荧光光谱分别呈现出较高的正相关性和负相关性，而胆固醇则呈现出非常弱的负相关性。4.基于密度泛函ADF软件计算了血糖紫外吸收光谱和荧光光谱。计算结果表明，血糖分子在185nm、199nm、216nm、221nm、242nm、246nm、290nm处出现吸收峰；在295nm、315nm、342nm、392nm、427nm、502nm、730nm、1058nm处出现荧光峰，其中730nm处出现了与实验结果吻合的葡萄糖荧光峰。5．基于窗口-遗传算法，设计了非线性偏最小二乘法（PLS）、BP人工神经网络和最小二乘支持向量机血清光谱建模软件，并建立了血糖、血脂和胆固醇浓度光谱预测模型。研究表明，遗传算法具有抑制噪声和提高模型精度的作用，总体而言，荧光光谱建立的模型要好于吸收光谱，其中血脂的建模效果更加突出。基于PLS方法，在220nm-240nm血糖吸收波段和730nm血糖荧光峰附近的波段内建立了高精度的血糖预测模型；基于BP神经网络，在560nm胆固醇荧光峰附近波段内建立了高精度的胆固醇预测模型。这表明了窗口法结合遗传算法选择最佳建模波段的方法是可行的，所建立的血糖、血脂和胆固醇预测模型是可靠的。这些模型有望为研发快速、便捷和高精度的血清紫外-可见吸收光谱检测仪和荧光光谱检测仪提供理论支持,具有重要实际应用价值。