浮動(dòng)基準(zhǔn)法無創(chuàng)血糖檢測技術(shù)中基準(zhǔn)位置的特性研究.pdf

1、近紅外光譜無創(chuàng)血糖檢測技術(shù)是具有重大現(xiàn)實(shí)意義的全球性焦點(diǎn)課題．然而迄今為止，尚不能實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用所要求的測量精度。目前面臨的核心技術(shù)難題在于人體生理背景變化復(fù)雜，難以從中有效提取微弱的血糖濃度信息。本文進(jìn)行了葡萄糖檢測徑向基準(zhǔn)位置的研究，以基準(zhǔn)位置處的信息作為內(nèi)部基準(zhǔn)來消除人體生理背景變化的干擾，從而增強(qiáng)血糖信號拾取的特異性。 根據(jù)Boltzmann傳輸方程的在無限邊界條件下漫反射定態(tài)近似解析解，從理論上推導(dǎo)了基準(zhǔn)位置的存在條件。

2、根據(jù)得到的基準(zhǔn)位置的理論公式，可以看到基準(zhǔn)位置是由三個(gè)方面所決定：光源波長、背景介質(zhì)的光學(xué)特性，以及葡萄糖自身對背景介質(zhì)光學(xué)特性的影響。 本文通過模擬計(jì)算研究了基準(zhǔn)位置與波長、背景介質(zhì)及葡萄糖濃度之間的關(guān)系。建立了無限邊界條件模型和三層皮膚模型，并使用蒙特卡羅方法對光子在不同模型中的傳輸進(jìn)行模擬計(jì)算，分析在不同模型中和不同波長下基準(zhǔn)位置的存在特性。研究表明：基準(zhǔn)位置存在著波長特性，基準(zhǔn)位置存在的波段為1000～1350nm和14

3、80～1550nm；此外，當(dāng)背景介質(zhì)特性變化、葡萄糖濃度變化、皮膚厚度變化的情況下，基準(zhǔn)位置不會(huì)發(fā)生很大的偏移，這為基準(zhǔn)位置應(yīng)用于無創(chuàng)血糖在體測量提供了一個(gè)可靠的穩(wěn)定的基礎(chǔ)。 本文利用搭建的雙光纖空間分辨實(shí)驗(yàn)臺，測量Intralipid模擬溶液中不同徑向距離位置的漫反射光強(qiáng)，計(jì)算葡萄糖濃度變化后漫反射光強(qiáng)的變化，從而確定基準(zhǔn)位置并驗(yàn)證基準(zhǔn)位置的各種存在特性。在1064nm波長下，20％Intralipid溶液的基準(zhǔn)位置位于2.7

4、mm左右。根據(jù)實(shí)驗(yàn)可以看到，當(dāng)背景溶液變化幅度不大，葡萄糖濃度變化幅度不大的情況下，基準(zhǔn)位置變動(dòng)不大，在±0.2mm的范圍之內(nèi)。但是對于波長的變化，基準(zhǔn)位置會(huì)有較大的變動(dòng)，在1550nm波長下20％Intralipid溶液的基準(zhǔn)位置為1.3mm。 本文建立了一種新的基于基準(zhǔn)位置的數(shù)據(jù)處理方法，它可以清晰的分辨不同測量時(shí)間、不同背景溶液下的葡萄糖濃度?？梢灶A(yù)見，將該技術(shù)應(yīng)用于人體血糖無創(chuàng)檢測，將能有效地減小人體生理特性易變的關(guān)鍵難