28222.光學相干層析無創(chuàng)血糖檢測及其影響因素研究

1、光學相干層析光學相干層析無創(chuàng)血糖檢測無創(chuàng)血糖檢測及其影響因素及其影響因素研究研究Thestudiesofnoninvasivebloodglucosemonitingusingopticalcoherencetomographyfactsaffectingitsaccuracy一級學科：光學工程學科專業(yè)：光學工程研究生：蘇亞指導教師：姚曉天教授劉鐵根教授天津大學精密儀器與光電子工程學院二零一四年十二月摘要光學相干層析（opticalco

2、herencetomography，OCT）是一種非接觸、無創(chuàng)傷的高分辨率光學成像技術(shù)，可以達到微米量級的分辨率和毫米量級的探測深度。目前OCT血糖檢測技術(shù)還未能實現(xiàn)臨床應(yīng)用。其原因主要在于被測組織光學參數(shù)易受到人體生理條件及測試環(huán)境等因素的影響?；诖?，本文對提高OCT無創(chuàng)血糖測量精確度及其影響因素分析等方面內(nèi)容作了研究。本文首先研究了OCT探頭與皮膚接觸壓力、物距焦點位置和運動偽像等干擾因素對無創(chuàng)血糖檢測的影響。此外還研究了皮膚內(nèi)部

3、不同深度區(qū)域的組織物質(zhì)光衰減系數(shù)與血糖變化的相關(guān)性，提出一種相關(guān)性標定分析算法。利用此算法可以得到皮膚光衰減系數(shù)與血糖變化最相關(guān)的組織區(qū)域來進行標定，消減了背景噪聲以及皮膚內(nèi)部與血糖無關(guān)組織層信號的干擾，提高了OCT無創(chuàng)檢測血糖值的預測精度。在人體血糖快速變化情況下，研究了皮膚組織液糖濃度與血液（指血、靜脈血）中血糖變化的延遲關(guān)系。通過人體口服葡萄糖耐量測試和血糖鉗夾實驗，對人體血糖平衡延遲時間問題做了研究。結(jié)果表明，在不同的皮膚深度區(qū)

4、域，血糖平衡延遲時間存在一定的差異性。延遲時間一般隨著皮膚深度的增加而縮短。對人體血糖平衡延遲時間的研究有助于提高無創(chuàng)血糖測量的準確性和可靠性。研究了皮膚組織溫度變化對于其光衰減系數(shù)的影響。設(shè)計了一種集成在OCT光學探頭上的溫度控制裝置，可以對被測皮膚組織溫度進行精確控制。實驗結(jié)果表明，組織光衰減系數(shù)與溫度變化具有很強的相關(guān)性且二者之間沒有延遲。皮膚表皮層光衰減系數(shù)與溫度呈負相關(guān)性。而對于真皮層，由于其內(nèi)部包含的組織物質(zhì)構(gòu)成不同，因此在

5、不同深度分布的組織物質(zhì)光衰減系數(shù)與溫度相關(guān)性也并不一致，需要結(jié)合相關(guān)性算法進行具體分析。本文最后利用多元線性回歸理論模型研究了皮膚溫度變化對于OCT無創(chuàng)血糖檢測的影響。平均1C溫度變化所引起的光衰減系數(shù)變化會造成0.26mmolL的血糖預測誤差。并基于相關(guān)區(qū)域理論提出了一種能夠提高血糖預測精度的溫度補償方法。此外，提出一種快速血糖標定方法。利用溫度調(diào)制，通過計算得到皮膚內(nèi)部光衰減系數(shù)與溫度、血糖都敏感的高相關(guān)性區(qū)域用于無創(chuàng)血糖的標定、預