近紅外光譜無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)技術(shù)研究

　　Amord等人把數(shù)字濾波技術(shù)用于牛血漿葡萄糖濃度的測(cè)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(nèi)收集這些樣本的光譜。通過(guò)對(duì)這些光譜的觀察，發(fā)現(xiàn)有些區(qū)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偏移。經(jīng)過(guò)PLS定標(biāo)和猜測(cè)得出SEP值。結(jié)果表明，近紅外光譜可用于測(cè)定血漿基質(zhì)中的葡萄糖濃度，正確度和精度在答應(yīng)的誤差范圍內(nèi)。

　　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(jié)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(biāo)來(lái)消除或予以補(bǔ)償。有些影響丈量的誤差卻不輕易合并到定標(biāo)中，這樣的誤差來(lái)源主要有探測(cè)器定位誤差、溫度和脈搏的影響、檢測(cè)設(shè)備的機(jī)械壓力、水合作用、出汗、血容量以及血流比容積的變化等?，F(xiàn)在主要有兩種研究方法，一種是實(shí)驗(yàn)方法，在進(jìn)行口服耐糖檢測(cè)（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(hào)，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(hào)的關(guān)系基礎(chǔ)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)葡萄糖溶液中丈量葡萄糖的信號(hào)。然后逐漸增加標(biāo)準(zhǔn)液的復(fù)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(shù)學(xué)模型把數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來(lái)，用于組織中的光線傳播，最后把研究的丈量方法和系統(tǒng)應(yīng)用到人體中。所得的體內(nèi)信號(hào)又與通過(guò)化學(xué)丈量技術(shù)的有創(chuàng)傷數(shù)據(jù)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(duì)信號(hào)的影響。

　　手背皮膚的近紅外漫反射光譜特性，可知類似水溶液。人體組織在近紅外區(qū)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(nèi)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(cè)的信號(hào)，對(duì)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(yàn)的數(shù)據(jù)可以建立一個(gè)關(guān)于血糖濃度的無(wú)創(chuàng)性丈量響應(yīng)。在檢測(cè)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)還可在后來(lái)的無(wú)創(chuàng)性丈量中猜測(cè)血糖濃度。由于無(wú)創(chuàng)性丈量響應(yīng)可能會(huì)帶有非糖方面的生理影響，所以由口服耐糖試驗(yàn)和無(wú)創(chuàng)性丈量回應(yīng)關(guān)系所決定的臨床定標(biāo)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)定標(biāo)曲線，這個(gè)曲線對(duì)被測(cè)個(gè)體來(lái)說(shuō)是唯一的。但這種定標(biāo)曲線可能需要通過(guò)有創(chuàng)傷的檢測(cè)進(jìn)行周期性的更新。用于定標(biāo)的口服耐糖試驗(yàn)和飲食耐量試驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生時(shí)間上連續(xù)的一系列丈量值，但假如不能進(jìn)行隨機(jī)采樣，這些由時(shí)間決定的數(shù)據(jù)就會(huì)影響多變量定標(biāo)的結(jié)果。這樣，光譜信號(hào)和噪聲的臨時(shí)分布可能會(huì)導(dǎo)致與血糖的不正確關(guān)聯(lián)。在體經(jīng)皮研究結(jié)果顯示，到目前為止還不能鑒別直接測(cè)得的葡萄糖濃度和數(shù)據(jù)組內(nèi)存在的偶然關(guān)系。所以現(xiàn)在的研究水平用于家庭血糖監(jiān)測(cè)儀還是不可接受的。

　　4檢測(cè)存在的題目近紅外在體檢測(cè)葡萄糖濃度的缺點(diǎn)：（1）丈量精度較低；（2）需要反復(fù)定標(biāo)；（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(qiáng)度對(duì)溶解物的濃度和溫度很敏感；（5）尚未得到美國(guó)FDA的批準(zhǔn)；（6）使用的儀器設(shè)備較昂貴且很難小型化。

　　5結(jié)論在近紅外光譜范圍內(nèi)具有檢測(cè)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(dú)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(cè)的光學(xué)信號(hào)上確實(shí)存在著相關(guān)性，但還沒(méi)有無(wú)創(chuàng)性的實(shí)驗(yàn)可以提供證據(jù)證實(shí)所測(cè)的信號(hào)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(wěn)定的測(cè)試設(shè)備。國(guó)內(nèi)用于構(gòu)造模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和臨床數(shù)據(jù)很少?；谝陨锨闆r，我們分析了無(wú)創(chuàng)傷血糖檢測(cè)研究的各種方法，結(jié)合技術(shù)和設(shè)備的實(shí)際情況，利用近紅外透反射方法做了一定的基礎(chǔ)性研究，并取得較好的結(jié)果。