基于血流容積差的差分光譜無創(chuàng)血糖檢測方法的探索與研究.pdf

1、采用光學方法實現(xiàn)無創(chuàng)、連續(xù)的血糖檢測,對糖尿病人的診斷與治療都有重要的意義。血糖的無創(chuàng)檢測一直是一項科研難題,主要困難在于葡萄糖的光學信息微弱而測量背景變化大。為了消除測量背景變化對血糖檢測的影響,近年來發(fā)展了多種無創(chuàng)血糖參考測量方法,本文主要研究了兩種基于血流容積變化的差分光譜參考測量方法,具體工作包括:
　　由于基于血流容積差的差分光譜測量其原理上利用了近紅外光譜測量中由于血液循環(huán)產(chǎn)生的脈動信息,因此,首先考察了這些脈動信息的

2、大小,并揭示了其對傳統(tǒng)近紅外漫反射血糖測量的影響。并且,針對不同測量方法需要,提出了采用脈動信息強弱作為測量部位選取依據(jù)的策略。由于皮膚溫度可間接反映脈搏信息,因此采用紅外熱像序列,利用小波變換和功率譜分析有效提取了皮膚表面溫度變動的強弱信息,對手指、手腕、手掌三部位進行比較發(fā)現(xiàn):手指的變動幅值最大,手掌最小,而手腕居中;對手掌進行了較大面積分析,獲得了二維的溫度變動幅值分布圖;最后,對三個測量部位進行近紅外光譜采集實驗,經(jīng)比對,驗證了

3、該測量部位選取方法的有效性。
　　進一步,針對兩種參考測量方法,即基于自然脈搏的差分光譜測量和基于阻塞血流的差分光譜測量,提出了四種可能的測量方式,闡述了測量原理與各自的特點。重點分析了無創(chuàng)血糖檢測中的隨機誤差的來源與影響因素,并據(jù)此評價了四種檢測方法能實現(xiàn)的測量精度水平,結果表明:
　　1)僅考慮儀器熱噪聲時,且在高信噪比的儀器噪聲水平下,四種方式能實現(xiàn)的極限分辨濃度相差較大,其中,基于阻塞光譜的漫透射光譜法最接近臨床檢測

4、的目標,在10~30mg/dL水平上;而其他三種測量方式遠不能滿足測量要求;
　　2)實際測量了四種測量方式下測量接口變動引起的隨機噪聲,并得到此時的極限分辨濃度。結果表明,四種測量方式均遠不能滿足要求。
　　3)反推了若達到檢測精度低于9mg/dL的要求所需的測量信號信噪比,與實際測量信噪比有約2~3個數(shù)量級的差距。
　　最后,本文提出了基于雙波長差分光譜的血糖檢測方法,并建立了該方法的理論數(shù)學模型。實際修正了阻塞血