近紅外無創(chuàng)血糖測量——參考測量方法的選擇與應(yīng)用研究.pdf

1、近紅外無創(chuàng)血糖檢測目前面臨的主要難題之一是儀器背景變化對光譜測量的影響。選擇與被測對象性質(zhì)相似的物質(zhì)作為參考物，通過扣除該相似參考物的光譜來消除該影響是常用的手段之一。目前，對該基于參考物扣除的背景修正方法的有效性以及不同參考測量方法的選擇原則尚缺乏系統(tǒng)的分析。針對該現(xiàn)狀，本文系統(tǒng)的研究了基于參考物扣除的單光路分時測量和雙光路同時測量的參考測量方法。
　　首先，論文概述了無創(chuàng)血糖測量的研究進(jìn)展，分析了近紅外無創(chuàng)血糖測量技術(shù)至今未取

2、得臨床應(yīng)用的主要障礙，即復(fù)雜而無規(guī)律的背景變化對光譜的影響。針對測量系統(tǒng)的主要背景變化來源，定量分析了光源漂移和系統(tǒng)硬件噪聲對有用信號的特異性、極限檢測精度以及多變量校正模型的測量精度的影響，研究結(jié)果表明光源漂移的影響尤其顯著。
　　其次，論文以朗伯-比爾定律和傳輸方程為理論依據(jù)，從漫透射和擴(kuò)散漫反射測量兩方面對基于參考物扣除的單光路和雙光路測量方法進(jìn)行了系統(tǒng)的分析：（1）首次理論推導(dǎo)了基于參考物扣除的參考測量方法中的光譜信號構(gòu)成

3、；（2）系統(tǒng)的研究了單光路分時和雙光路同步參考測量方法對光源漂移的修正效果；（3）針對兩種參考測量方法中不同的噪聲來源，給出了它們各自的極限檢測精度的理論計算公式；（4）針對不同精度測量系統(tǒng)，首次給出了最佳參考測量方法的選擇依據(jù)。
　　然后，首次對采用最佳測量方法實現(xiàn)葡萄糖濃度的長期穩(wěn)定測量的可行性和有效性進(jìn)行了實驗研究：（1）基于課題組自制的基于AOTF分光的近紅外光譜測量系統(tǒng)的性能評價結(jié)果，根據(jù)最佳參考測量方法的定量選擇公式給

4、出了實現(xiàn)光譜準(zhǔn)確測量的具體方案，即雙光路參考測量方法；（2）設(shè)計了用于雙光路透射實驗驗證的光纖測頭，搭建了實驗系統(tǒng)；（3）在純吸收介質(zhì)中開展了短期和長期實驗，對兩種參考測量方法消除光源漂移影響的有效性、最佳參考測量方法選擇依據(jù)的正確性以及采用最佳參考測量方法實現(xiàn)長期穩(wěn)定測量的可行性進(jìn)行了驗證。
　　最后，在強(qiáng)散射介質(zhì)中對最佳參考測量方法的有效性進(jìn)行了初步研究。針對雙光路方法中樣品路和測量路分光特性和硬件隨機(jī)噪聲的固有差異對信號特異