第30卷，第1期 2010年1月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 30, No. 1, pp5053
January,2010
近红外光谱无创血糖检测中有效信号提取方法的研究
丁海泉1.2，卢启1*，王动民3，陈星旦1
1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，应用光学国家重点实验室，吉林长春
130033
2，中国科学院研究生院，北京100049 3.中国计量学院，浙江杭州310018
摘要糖尿病严重危害人类健康，无创血糖检测是医惠双方的期望。人体生理背景成分复杂、易变，各种组织信息混杂，导致直接测量人体的近红外光谱很难真实反映血液中血糖浓度变化信息。提出血流容积差光谐相减法，即利用血流容积一直在变面人体组织背景和血液成分含量短时间不变的事实，通过相似背景扣除，有效消除人体组织背景干扰，获得反映血减成分信息的有效光谱信号。为验证方法的有效性，自行研制相关实验系统，获得系统噪声好于20μAU，并在波长1250nm处取得信噪比为20000：1的有效光谱信号，阐明现有条件下血流容积差光谱相减法在近红外无创血检验临床应用的可行性和优势。
同近红外光谱；无创血糖检测；血液；血流容积差光谱相减法
关键词
中图分类号：O657.3，O433.4
引言
文献标识码：A
糖尿病是最常见的慢性疾病，严重威胁人类健康。根据世界卫生组织的统计：在我国，截止2007年，糖尿病的发病率达到5%，已确诊的精尿病患者达4000万之多。前有效的治疗手段就是要求患者对自身血糖指标经常检测，将血糖浓度控制在安全范围以内。
常规的血糖检验需要抽血，最大的问题是：（1)给人带来疼痛、不便、其至存在安全隐患、易感染；（2)需用化学试剂，每项生化指标的测定都需要相应的试剂，检验成本高；(3)结果反馈较慢，很难实现重症患者所必需的连续实时监测。因此人体血糖等指标无创检验无疑具有重要意义。
近红外光谱分析是一种可以快速、无损伤、无需化学试剂、多组分同时分析的技术，已经在农业、食品、化工等领域得到广泛应用(-3)]，它用于无创血糖检验具有理论上的依据。然面，国内外学者耗费大量精力在此领域研究了近20 年，却依然未取得足以临床应用的成果(+3)。
主要问题在于：近红外光谱分析依赖于定标模型，但不同个体之间或同一个体不同部位的皮肤、肌肉等组织背景存在差异，这种差异势必会对光程及光谱吸收带来影喇，而且
收稿日期：2009-01-05，修订日期：2009-04-06
DOI; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2010)01-0050-04
最终会以干扰媒声的形式与血液吸收光谱共存于所测得的人体吸收光谱当中，因此很难建立一个普适型模型实现人体生化指标的高精度定标分析。有学者提出建立单体模型，但险着时间的推移（以大为单位)，该个体饮食及新陈代谢导致组织背景各理化参数漂移所产生的影响便不可忽略，故实用价值不高。因此，必须通过某种方法，将人体皮肤、肌肉等生理组织背景的强干扰消除，提取出血液成分信息光谐，才能在无创血糖检测领域取得突破。
本文针对近红外无创血精检验生理背景扣除问题进行了分析，讨论了基于血流容积变化的检测方法9)—血流容积差光谱相减法，设计实验系统并利用实验对其可行性进行说明。该方法可扣除人体皮肤等组织背景十扰，提取出血液成分信息有效光谱信号。
基于血流容积变化的有效信号提取方法原理
对于有效信号提取，相近背录扣除是一种行之有效的方案，即选择光学性质与样品相接近的背景作为参考背景，从面消除背景变化、基线漂移等干扰。然而人体是一个非常复杂的时变系统，基本不可能找到一种理化性质在时间上和空
（09009（008809
与物理研究所优秀博七论文基金项目（07Y932Q070)资助
作者商介：丁海泉，1982年生，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所博士研究生
*通讯联系人
万方数据
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