近紅外光譜無創(chuàng)血糖檢測技術研究

　　Amord等人把數(shù)字濾波技術用于牛血漿葡萄糖濃度的測定。將牛血離心以得到血漿，加進不等量的葡萄糖共配制69個樣本，并在2.01um-2.5um范圍內收集這些樣本的光譜。通過對這些光譜的觀察，發(fā)現(xiàn)有些區(qū)域含有很高的噪聲，他們引人傅立葉濾波以減少噪聲和基線偏移。經過PLS定標和猜測得出SEP值。結果表明，近紅外光譜可用于測定血漿基質中的葡萄糖濃度，正確度和精度在答應的誤差范圍內。

　　我們用磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉配制不同濃度葡萄糖緩沖水溶液，葡萄糖濃度是18mg/dL-1800mg／dL。共配制20個溶液樣本。另外還配制加有牛血清白蛋白（BSA）成分的葡萄糖溶液，配制時在900mg／dL的葡萄糖緩沖溶液中加進了70mg的BSA，制成樣本，并在臨床采集已知葡萄糖濃度的血樣，使用MAGVA-AR560型近紅外傅立葉變換光譜儀，在1.61xm-2.51xm段的近紅外光譜范圍進行研究。使用PLS分析也取得了較好的結果。

　　3.3在體近紅外光譜血糖丈量在體近紅外光譜血糖丈量的關鍵是建立在體環(huán)境下的校正光譜，由于有很多誤差來源影響丈量，需要通過定標來消除或予以補償。有些影響丈量的誤差卻不輕易合并到定標中，這樣的誤差來源主要有探測器定位誤差、溫度和脈搏的影響、檢測設備的機械壓力、水合作用、出汗、血容量以及血流比容積的變化等?，F(xiàn)在主要有兩種研究方法，一種是實驗方法，在進行口服耐糖檢測（OGTT）時從非糖尿病人群和糖尿病患者中無創(chuàng)地收集光譜信號，同時用有創(chuàng)傷的方法丈量血糖濃度，最后在所得血糖值和無創(chuàng)性收集的光信號的關系基礎上建立模型。這種方法不能丈量出其它的代謝物、干擾物、生物噪聲或者儀器與身體接觸面的變化等信息，但它可計算出這些噪聲所帶來的影響。另一種方法是物理模型方法，在這種方法中，首先在一組標準葡萄糖溶液中丈量葡萄糖的信號。然后逐漸增加標準液的復雜性來模擬人體組織，并描述每一步的精度和正確度，再用數(shù)學模型把數(shù)據關聯(lián)起來，用于組織中的光線傳播，最后把研究的丈量方法和系統(tǒng)應用到人體中。所得的體內信號又與通過化學丈量技術的有創(chuàng)傷數(shù)據關聯(lián)起來。這種方法可以鑒別噪聲成分，因此利用這種方法在使用化學丈量技術之前消除噪聲對信號的影響。

　　手背皮膚的近紅外漫反射光譜特性，可知類似水溶液。人體組織在近紅外區(qū)域也有一個傳輸窗，所以在2.0um-2.5um處有可能丈量葡萄糖的濃度。一個含有脂肪和葡萄糖等的理論模型已經在2.0?m-2.5?m范圍內用于模擬組織葡萄糖的光吸收。在這些研究中所用的葡萄糖濃度通常要比生理濃度的范圍高。但由于目前的幾種技術還不能很好地確定所測的信號，對一個血糖濃度正在變化的個體來說，用口服耐糖試驗的數(shù)據可以建立一個關于血糖濃度的無創(chuàng)性丈量響應。在檢測過程中產生的數(shù)據還可在后來的無創(chuàng)性丈量中猜測血糖濃度。由于無創(chuàng)性丈量響應可能會帶有非糖方面的生理影響，所以由口服耐糖試驗和無創(chuàng)性丈量回應關系所決定的臨床定標就會產生一個定標曲線，這個曲線對被測個體來說是唯一的。但這種定標曲線可能需要通過有創(chuàng)傷的檢測進行周期性的更新。用于定標的口服耐糖試驗和飲食耐量試驗會產生時間上連續(xù)的一系列丈量值，但假如不能進行隨機采樣，這些由時間決定的數(shù)據就會影響多變量定標的結果。這樣，光譜信號和噪聲的臨時分布可能會導致與血糖的不正確關聯(lián)。在體經皮研究結果顯示，到目前為止還不能鑒別直接測得的葡萄糖濃度和數(shù)據組內存在的偶然關系。所以現(xiàn)在的研究水平用于家庭血糖監(jiān)測儀還是不可接受的。

　　4檢測存在的題目近紅外在體檢測葡萄糖濃度的缺點：（1）丈量精度較低；（2）需要反復定標；（3）受到服用藥物的影響，其它干擾因素較多；（4）水的近紅外波段的吸收強度對溶解物的濃度和溫度很敏感；（5）尚未得到美國FDA的批準；（6）使用的儀器設備較昂貴且很難小型化。

　　5結論在近紅外光譜范圍內具有檢測葡萄糖的分析信息，最佳的光譜范圍在2.0um-2.5um。葡萄糖的光譜是獨立的，但和人體其它物質的光譜具有重迭，近紅外光穿透皮下很少，葡萄糖的吸光率很小，所以近紅外光譜丈量葡萄糖是困難的。在體血糖值和所測的光學信號上確實存在著相關性，但還沒有無創(chuàng)性的實驗可以提供證據證實所測的信號可被關聯(lián)到實際的血糖濃度上。需要研究和發(fā)展更靈敏、分布更穩(wěn)定的測試設備。國內用于構造模型的基礎數(shù)據和臨床數(shù)據很少?；谝陨锨闆r，我們分析了無創(chuàng)傷血糖檢測研究的各種方法，結合技術和設備的實際情況，利用近紅外透反射方法做了一定的基礎性研究，并取得較好的結果。