近紅外無創血糖檢測系統信號提取能力的驗證

孔丹丹，韓同帥，葛 晴，陳文亮，劉 蓉，李晨曦，徐可欣

天津大學精密測試技術及儀器國家重點實驗室，天津 300072

引 言

目前，近紅外無創血糖檢測技術的精度仍達不到臨床應用的需求，主要的困難有：人體血糖信號微弱，且葡萄糖分子的近紅外吸收譜帶與人體組織中一些組分的近紅外吸收譜帶相重疊[1]；同時在人體血糖測量過程中，存在著復雜的背景干擾，如儀器漂移、測量條件變化[2]、人體生理狀態變化[3]等。因此，多變量回歸分析方法如偏最小二乘(partial least square, PLS)等常被用于從光譜數據中提取血糖信息[4]。目前，已有許多使用PLS成功建立了個人血糖濃度檢測模型的報道。呂曉鳳等[5]測量了人體手掌在800～2 500 nm的漫反射光譜，結合單一個體的口服糖耐量實驗(oral glucose tolerance test, OGTT)，所得個人PLS模型的預測均方根誤差(root mean square error of prediction, RMSEP)為0.40 mmol·L-1。張洪艷等[6]使用Nexus-870型光譜儀采集了人體手腕處在1 000～5 000 cm-1的漫反射光譜，結合單一個體的血糖濃度數據建立的個人PLS模型相關系數高于0.90，校正均方根誤差(root mean square error of calibration, RMSEC)低于0.346 mmol·L-1。

然而，背景干擾對光譜造成的影響往往大于血糖濃度變化引起的光譜響應，例如接觸壓力、溫度的改變均會對近紅外光譜造成較大干擾[7-8]。因此，為了更好地實現無創血糖濃度檢測，測量系統本身必須具備很高的血糖檢測能力，并且在控制測量條件盡可能穩定的前提下，采用適當的數據處理方法消除絕大部分的背景干擾，否則所建立的模型的相關性很可能僅是由背景干擾信息導致的偽相關。為此，本工作評估了自行……