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

1、采用光學(xué)方法實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)、連續(xù)的血糖檢測(cè),對(duì)糖尿病人的診斷與治療都有重要的意義。血糖的無(wú)創(chuàng)檢測(cè)一直是一項(xiàng)科研難題,主要困難在于葡萄糖的光學(xué)信息微弱而測(cè)量背景變化大。為了消除測(cè)量背景變化對(duì)血糖檢測(cè)的影響,近年來(lái)發(fā)展了多種無(wú)創(chuàng)血糖參考測(cè)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(cè)量方法,具體工作包括:
　　由于基于血流容積差的差分光譜測(cè)量其原理上利用了近紅外光譜測(cè)量中由于血液循環(huán)產(chǎn)生的脈動(dòng)信息,因此,首先考察了這些脈動(dòng)信息的

2、大小,并揭示了其對(duì)傳統(tǒng)近紅外漫反射血糖測(cè)量的影響。并且,針對(duì)不同測(cè)量方法需要,提出了采用脈動(dòng)信息強(qiáng)弱作為測(cè)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(dòng)的強(qiáng)弱信息,對(duì)手指、手腕、手掌三部位進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn):手指的變動(dòng)幅值最大,手掌最小,而手腕居中;對(duì)手掌進(jìn)行了較大面積分析,獲得了二維的溫度變動(dòng)幅值分布圖;最后,對(duì)三個(gè)測(cè)量部位進(jìn)行近紅外光譜采集實(shí)驗(yàn),經(jīng)比對(duì),驗(yàn)證了

3、該測(cè)量部位選取方法的有效性。
　　進(jìn)一步,針對(duì)兩種參考測(cè)量方法,即基于自然脈搏的差分光譜測(cè)量和基于阻塞血流的差分光譜測(cè)量,提出了四種可能的測(cè)量方式,闡述了測(cè)量原理與各自的特點(diǎn)。重點(diǎn)分析了無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)中的隨機(jī)誤差的來(lái)源與影響因素,并據(jù)此評(píng)價(jià)了四種檢測(cè)方法能實(shí)現(xiàn)的測(cè)量精度水平,結(jié)果表明:
　　1)僅考慮儀器熱噪聲時(shí),且在高信噪比的儀器噪聲水平下,四種方式能實(shí)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(cè)

4、的目標(biāo),在10~30mg/dL水平上;而其他三種測(cè)量方式遠(yuǎn)不能滿足測(cè)量要求;
　　2)實(shí)際測(cè)量了四種測(cè)量方式下測(cè)量接口變動(dòng)引起的隨機(jī)噪聲,并得到此時(shí)的極限分辨濃度。結(jié)果表明,四種測(cè)量方式均遠(yuǎn)不能滿足要求。
　　3)反推了若達(dá)到檢測(cè)精度低于9mg/dL的要求所需的測(cè)量信號(hào)信噪比,與實(shí)際測(cè)量信噪比有約2~3個(gè)數(shù)量級(jí)的差距。
　　最后,本文提出了基于雙波長(zhǎng)差分光譜的血糖檢測(cè)方法,并建立了該方法的理論數(shù)學(xué)模型。實(shí)際修正了阻塞血