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Publikationstyp: Beitrag in wissenschaftlicher Zeitschrift
Art der Begutachtung: Peer review (Publikation)
Titel: Deconvolution of 1D NMR spectra : a deep learning-based approach
Autor/-in: Schmid, N.
Bruderer, S.
Paruzzo, F.
Fischetti, G.
Toscano, G.
Graf, D.
Fey, M.
Henrici, A.
Ziebart, V.
Heitmann, B.
Grabner, H.
Wegner, J.D.
Sigel, R.K.O.
Wilhelm, D.
et. al: No
DOI: 10.1016/j.jmr.2022.107357
10.21256/zhaw-26697
Erschienen in: Journal of Magnetic Resonance
Band(Heft): 347
Heft: 107357
Erscheinungsdatum: Feb-2023
Verlag / Hrsg. Institution: Elsevier
ISSN: 1090-7807
1096-0856
Sprache: Englisch
Schlagwörter: NMR spectroscopy; Deconvolution; Machine learning; Deep learning
Fachgebiet (DDC): 006: Spezielle Computerverfahren
530: Physik
Zusammenfassung: The analysis of nuclear magnetic resonance (NMR) spectra to detect peaks and characterize their parameters, often referred to as deconvolution, is a crucial step in the quantification, elucidation, and verification of the structure of molecular systems. However, deconvolution of 1D NMR spectra is a challenge for both experts and machines. We propose a robust, expert-level quality deep learning-based deconvolution algorithm for 1D experimental NMR spectra. The algorithm is based on a neural network trained on synthetic spectra. Our customized pre-processing and labeling of the synthetic spectra enable the estimation of critical peak parameters. Furthermore, the neural network model transfers well to the experimental spectra and demonstrates low fitting errors and sparse peak lists in challenging scenarios such as crowded, high dynamic range, shoulder peak regions as well as broad peaks. We demonstrate in challenging spectra that the proposed algorithm is superior to expert results.
URI: https://digitalcollection.zhaw.ch/handle/11475/26697
Volltext Version: Publizierte Version
Lizenz (gemäss Verlagsvertrag): CC BY 4.0: Namensnennung 4.0 International
Departement: School of Engineering
Organisationseinheit: Institut für Angewandte Mathematik und Physik (IAMP)
Institut für Datenanalyse und Prozessdesign (IDP)
Publiziert im Rahmen des ZHAW-Projekts: Maschinelles Lernen für NMR-Spektroskopie
Enthalten in den Sammlungen:Publikationen School of Engineering

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Schmid, N., Bruderer, S., Paruzzo, F., Fischetti, G., Toscano, G., Graf, D., Fey, M., Henrici, A., Ziebart, V., Heitmann, B., Grabner, H., Wegner, J. D., Sigel, R. K. O., & Wilhelm, D. (2023). Deconvolution of 1D NMR spectra : a deep learning-based approach. Journal of Magnetic Resonance, 347(107357). https://doi.org/10.1016/j.jmr.2022.107357
Schmid, N. et al. (2023) ‘Deconvolution of 1D NMR spectra : a deep learning-based approach’, Journal of Magnetic Resonance, 347(107357). Available at: https://doi.org/10.1016/j.jmr.2022.107357.
N. Schmid et al., “Deconvolution of 1D NMR spectra : a deep learning-based approach,” Journal of Magnetic Resonance, vol. 347, no. 107357, Feb. 2023, doi: 10.1016/j.jmr.2022.107357.
SCHMID, N., S. BRUDERER, F. PARUZZO, G. FISCHETTI, G. TOSCANO, D. GRAF, M. FEY, A. HENRICI, V. ZIEBART, B. HEITMANN, H. GRABNER, J.D. WEGNER, R.K.O. SIGEL und D. WILHELM, 2023. Deconvolution of 1D NMR spectra : a deep learning-based approach. Journal of Magnetic Resonance. Februar 2023. Bd. 347, Nr. 107357. DOI 10.1016/j.jmr.2022.107357
Schmid, N., S. Bruderer, F. Paruzzo, G. Fischetti, G. Toscano, D. Graf, M. Fey, et al. 2023. “Deconvolution of 1D NMR Spectra : A Deep Learning-Based Approach.” Journal of Magnetic Resonance 347 (107357). https://doi.org/10.1016/j.jmr.2022.107357.
Schmid, N., et al. “Deconvolution of 1D NMR Spectra : A Deep Learning-Based Approach.” Journal of Magnetic Resonance, vol. 347, no. 107357, Feb. 2023, https://doi.org/10.1016/j.jmr.2022.107357.


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