血液中的其他成分对近红外无创血糖检测影响的研究

摘要

利用近红外光谱分析技术进行人体血糖浓度测量具有巨大的发展前景和重要的现实意义，但是该技术在实际应用中却遇到了相当的难度，其测量精度极易受到其它因素的影响。其中一个重要因素是血液中的其他成分会对血糖浓度的近红外无创检测产生影响。
　　 基于此，论文首先从描述血液中其他成分与血糖的关系出发，对人体血液成分进行了生化分析、临床分析及光谱分析。结果表明：正常人和糖耐量受损患者血液中葡萄糖与其他各成分的变化关系不显著；而糖尿病患者血液中葡萄糖与胆固醇和总蛋白的浓度变化却呈现负相关，尽管与其他成分的变化关系不显著血液中其他成分与葡萄糖的近红外吸收光谱有重叠，其中胆固醇和葡萄糖的近红外吸收光谱重叠最严重。
　　 其次，以胆固醇为研究对象，通过实验研究胆固醇对近红外无创血糖检测的影响。实验方法为：首先，测量不同浓度的葡萄糖溶液和胆固醇溶液的近红外吸收光谱，比较二者光谱谱峰的差异；然后，在不同浓度葡萄糖溶液中加入一定浓度的胆固醇，观察溶液近红外光谱的变化情况，并求出谱峰位置处的吸光度变化率；最后，采用偏最小二乘(PLS)法对加入胆固醇前后的葡萄糖溶液光谱数据进行处理，建立葡萄糖浓度的预测模型，并对各模型进行分析评价。实验结果表明，胆固醇对血糖浓度的近红外检测结果有影响，具体的影响关系为葡萄糖的测量浓度随着胆固醇的浓度增加而线性增大，并给出了胆固醇影响的定量关系式。
　　 最后，基于以上研究，给出了基于基准波长来修正胆固醇对血糖近红外检测影响的修正方法：首先用基准波长法精确地测量混合溶液中胆固醇的浓度，然后求出由胆固醇引起的葡萄糖浓度测量结果的增量，最后从葡萄糖浓度的测量值中扣除此增量。并采用此方法对近红外光谱下血糖浓度的预测效果进行了实验研究。实验结果表明，用此方法修正后葡萄糖预测模型的预测精度有了一定的提高，提高幅度最高可达38.36％，平均为29.42％。初步证明了本文提出的修正方法具有可行性和有效性。