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2.11 紅外光譜法
無創(chuàng)血糖測量紅外光按波長不同可劃分為若干個區(qū)域，波長780nm～2500nm 的區(qū)域稱為近紅外區(qū)，波長2500nm～25000nm 的區(qū)域稱為中紅外區(qū)。在目前的無創(chuàng)血糖測量方法中紅外光譜法是目前使用最廣泛的無創(chuàng)血糖測量方法，主要通過人體對近紅外線、中紅外線或遠(yuǎn)紅外線的分析，從頻譜中提取血液的葡萄糖含量。
①中紅外光譜法(MIR)：
在中紅外波段葡萄糖的吸收受到其它物質(zhì)的干擾量小，但由于水的強烈吸收，中紅外光很難穿過皮膚進(jìn)入內(nèi)部組織，因而采用測量其熱輻射光譜。
電磁波譜的近紅外區(qū)為0.7~2.5μm，在該區(qū)域內(nèi)，對于近紅外光譜來說體液和軟組織相對透明即穿透力強，而對葡萄糖油較弱的穿透能力所以是較為理想的檢測光譜段。近紅外無創(chuàng)血糖檢測技術(shù)具有無痛楚、無感染危險、測量快速、無須任何化學(xué)試劑或消耗品等優(yōu)點。
血糖近紅外光譜定量分析的關(guān)鍵就是建立光譜數(shù)據(jù)和血糖度的關(guān)聯(lián)關(guān)系。近紅外光譜應(yīng)用于血糖定量分析的方法是先選取一組具有代表性的、已知血糖濃度的樣品作為校準(zhǔn)集，測量出其近紅外光譜，建立血糖濃度與近紅外光譜之間的定量數(shù)學(xué)模型(校準(zhǔn)模型)；再取另一組已知血糖濃度的樣品作為預(yù)測集，將預(yù)測樣品的近紅外光譜書記代入校準(zhǔn)方程，得到樣品的預(yù)測值，用預(yù)測值和化學(xué)測定值的相關(guān)系數(shù)和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差來衡量所建模型的可靠程度；然后用穩(wěn)定可靠的模型來對未知樣品進(jìn)行測定。樣品采集的波段直接影響模型建立的效果，光譜數(shù)據(jù)的預(yù)處理和所采用的化學(xué)計量學(xué)方法是提高信噪比獲得好的分析結(jié)果的關(guān)鍵。其理論依據(jù)如公式所示的朗伯-比爾定律醫(yī).學(xué)全.在.線m.payment-defi.com。
首先入射近紅外光于指定的測量部位，然后接收并測量由組織擴散反射或透射的光能量，得到擴散反射光譜或透射光譜，根據(jù)比爾定律提取所需的信息，利用近紅外光譜數(shù)字分析技術(shù)處理后計算待測成分的濃度。
目前，國際上有數(shù)十個科研機構(gòu)正在開展近紅外無創(chuàng)血糖儀的研究。德國的H.M.Heise研究組、美國Ohio 大學(xué)G.W.Small 研究組、Iowa 大學(xué)M.A.Arnold 研究組、桑迪亞國立實驗室與新墨西哥醫(yī)科大學(xué)Haland 研究組在這方面進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)性研究[22][23][24]。
國內(nèi)的研究雖然起步較晚，但對人體內(nèi)無創(chuàng)近紅外光譜檢測技術(shù)也有數(shù)個研究小組進(jìn)行了深入的展開。天津大學(xué)李曉霞等提出了基于光電容積脈搏波的產(chǎn)生機理和傅立葉變換的檢測血液成分濃度的方法動態(tài)光譜的頻域提取法，這種方法可以消除測量中由于皮膚組織和肌肉組織產(chǎn)生的大部分差異，從理論和實驗兩個方面說明了這種方法的優(yōu)點，并通過實驗直接提取了各波長中僅由血液成分產(chǎn)生的吸光度光譜圖。針對人體內(nèi)成分無創(chuàng)近紅外光譜測量中，動脈血液的散射對于動態(tài)光譜測量的影響的問題，首次提出了基于動脈血厚度變化的蒙特卡羅模型。并仿真研究人體內(nèi)成分無創(chuàng)近紅外光譜檢測中動脈血管厚度變化及其他組織厚度變化時接受光能量的變化情況，并從實驗方面做出了證明。該方法對于近紅外光譜無創(chuàng)檢測血液成分的實際應(yīng)用有著重要意義。
