近紅外光譜無(wú)創(chuàng )血糖檢測技術(shù)研究

　　Amord等人把數字濾波技術(shù)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(jìn)不等量的葡萄糖共配制69個(gè)樣本，并在2.01um-2.5um范圍內收集這些樣本的光譜。通過(guò)對這些光譜的觀(guān)察，發(fā)現有些區域含有很高的噪聲，他們引人傅立葉濾波以減少噪聲和基線(xiàn)偏移。經(jīng)過(guò)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(zhì)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(gè)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(shí)在900mg／dL的葡萄糖緩沖溶液中加進(jìn)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(jìn)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(guān)鍵是建立在體環(huán)境下的校正光譜，由于有很多誤差來(lái)源影響丈量，需要通過(guò)定標來(lái)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(lái)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在主要有兩種研究方法，一種是實(shí)驗方法，在進(jìn)行口服耐糖檢測（OGTT）時(shí)從非糖尿病人群和糖尿病患者中無(wú)創(chuàng )地收集光譜信號，同時(shí)用有創(chuàng )傷的方法丈量血糖濃度，最后在所得血糖值和無(wú)創(chuàng )性收集的光信號的關(guān)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(lái)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(lái)模擬人體組織，并描述每一步的精度和正確度，再用數學(xué)模型把數據關(guān)聯(lián)起來(lái)，用于組織中的光線(xiàn)傳播，最后把研究的丈量方法和系統應用到人體中。所得的體內信號又與通過(guò)化學(xué)丈量技術(shù)的有創(chuàng )傷數據關(guān)聯(lián)起來(lái)。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(xué)丈量技術(shù)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(lèi)似水溶液。人體組織在近紅外區域也有一個(gè)傳輸窗，所以在2.0um-2.5um處有可能丈量葡萄糖的濃度。一個(gè)含有脂肪和葡萄糖等的理論模型已經(jīng)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(shù)還不能很好地確定所測的信號，對一個(gè)血糖濃度正在變化的個(gè)體來(lái)說(shuō)，用口服耐糖試驗的數據可以建立一個(gè)關(guān)于血糖濃度的無(wú)創(chuàng )性丈量響應。在檢測過(guò)程中產(chǎn)生的數據還可在后來(lái)的無(wú)創(chuàng )性丈量中猜測血糖濃度。由于無(wú)創(chuàng )性丈量響應可能會(huì )帶有非糖方面的生理影響，所以由口服耐糖試驗和無(wú)創(chuàng )性丈量回應關(guān)系所決定的臨床定標就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)定標曲線(xiàn)，這個(gè)曲線(xiàn)對被測個(gè)體來(lái)說(shuō)是唯一的。但這種定標曲線(xiàn)可能需要通過(guò)有創(chuàng )傷的檢測進(jìn)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(huì )產(chǎn)生時(shí)間上連續的一系列丈量值，但假如不能進(jìn)行隨機采樣，這些由時(shí)間決定的數據就會(huì )影響多變量定標的結果。這樣，光譜信號和噪聲的臨時(shí)分布可能會(huì )導致與血糖的不正確關(guān)聯(lián)。在體經(jīng)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據組內存在的偶然關(guān)系。所以現在的研究水平用于家庭血糖監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(diǎn)：（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(zhì)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(xué)信號上確實(shí)存在著(zhù)相關(guān)性，但還沒(méi)有無(wú)創(chuàng )性的實(shí)驗可以提供證據證實(shí)所測的信號可被關(guān)聯(lián)到實(shí)際的血糖濃度上。需要研究和發(fā)展更靈敏、分布更穩定的測試設備。國內用于構造模型的基礎數據和臨床數據很少?；谝陨锨闆r，我們分析了無(wú)創(chuàng )傷血糖檢測研究的各種方法，結合技術(shù)和設備的實(shí)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。