基于时频域综合分析的无创血糖检测技术研究

无创血糖检测技术是一种间接测量血液中葡萄糖含量的方法,其不损伤人体组织具有安全、快捷、无创的特点,打破了传统血糖检测的局限性,具有重要的研究价值。光电容积脉搏波信号因携带多种生理病理信息,被广泛应用于各种临床研究,也是目前实现无创血糖检测技术的重点关注对象。目前基于光电容积脉搏波信号的无创血糖检测研究,仅考虑了时间域或频率域单独作用时对系统建模的贡献。信号的时域分析虽能描述PPG信号幅值随时间的变化,却无法直观反映PPG信号频率的能量分布,因此单一域的信号分析不能全面表达PPG信号,从而导致信息丢失。采用频域分析方法提取信号频谱时,需要利用信号的全部时域信息,是一种全局的变换,可能会造成特定时间或特定频率段内的信号特性丢失。提出了一种基于光电容积脉搏波(PPG)时频域综合分析的无创血糖检测新方法,采用时域-频域并行法综合考量光电容积脉搏波信号与血糖间的联系。以时域分析为基准,利用聚类分析法在PPG信号时域中提取代表波形,分析波形特征点与血糖相关性,确定波形时域特征参数。在此基础上,利用快速傅里叶变换将脉搏波时域信号转换至频率域,采取主成分分析手段研究频谱信息,确立频域特征量。通过口服葡萄糖耐糖实验(OGTT)对获取的波形信号提取时频域特征参数,以实时检测的有创血糖浓度值作为参考,构建基于BP神经网络的无创血糖检测模型,同时为提升模型精度实现模型最优化,应用遗传算法对模型进行二次修正,最终实现模型测试集平均绝对误差(MAE)为1.13 mmol·L^(-1),均方根误差(RMSE)为1.42 mmol·L^(-1)。Parkers共识网络栅格(Parkers CEG)评估结果显示:在A区与B区的预测结果分别占80.3%、19.7%,实验结果表明该方法具有良好的预测精度,为实现日常血糖无创监测可行性提供了理论基础及可靠性依据。有助于完善糖尿病的检测与监测体系,更好地全面判断病情,及时预防、指导、治疗糖尿病。

血清C肽与血糖检测结合检验诊断糖尿病的准确性分析

目的分析血清C肽与血糖检测结合检验诊断糖尿病的准确性。方法选取2021年5月—2022年5月福州市第二医院就诊的100例糖尿病患者,纳入到分析组中,另选取同时期就诊的107例健康体检者,纳入到对照组中。对其共同进行糖尿病诊断,分析血清C肽、血糖检测、联合诊断结果。结果分析组患者血清C肽低于对照组,空腹血糖、餐后2 h血糖、糖化血红蛋白水平均显著高于对照组,差异有统计学意义(P均<0.05)。经血清C肽检测,阳性102例,阴性105例,其中82例为糖尿病患者;糖化血红蛋白检测出阳性102例,阴性105例,其中80例为糖尿病患者;联合检测方式中阳性102例,阴性105例,其中100例为糖尿病患者。联合检测对糖尿病患者诊断特异度、灵敏度及准确度水平均显著高于单一检测方式,差异有统计学意义(P均<0.05)。结论血清C肽与血糖检测结合检验诊断糖尿病,利于诊断准确度及诊断效能的提升。

基于近红外光谱的无创血糖检测系统研究综述

在糖尿病的规范化管理中,系统的血糖监测具有重要意义。目前血糖检测的主要方法为有创及微创,患者长期监测血糖的依从性差。无创血糖检测可提高患者长期监测血糖的依从性,有利于减少糖尿病并发症及疾病进展。经济、高效且易操作的无创血糖检测技术成为研究的重点方向。介绍了基于近红外的无创血糖测量技术及其相关研究工作,同时讨论了目前近红外无创血糖检测临床应用的前景与挑战。

静脉血和末梢血血糖检测在糖尿病患者中的应用

静脉血和末梢血血糖检测在糖尿病患者中的应用。方法 对收入的糖尿病体检对象予以回顾性分析,探讨静脉血和末梢血检查方式对临床血糖检验准确性的影响。本文研究时间为2022年10月-2023年4月,参与64例对象中,观察组为静脉血抽血检查,对照组为末梢血抽血检查,对比检查结果。结果 结合金标准的鉴别结果,观察组的灵敏度、特异度、阳性预测率均显著高于对照组,漏诊率、误诊率显著低于对照组,以上指标对比有统计学意义,(p<0.05)。结论 静脉血和末梢血都可以作为血糖检测筛查糖尿病的鉴别依据,静脉血对比末梢血而言检出准确率更高,如灵敏度、特异度结果更好,漏诊、误诊的风险较低,值得推广。

基于光电容积脉搏波信号的无创血糖检测系统设计

随着人们生活水平的日益提升,不健康饮食习惯和规律带来的糖尿病患者也随之增加。依赖智能技术实时检测人们血糖的变化十分必要。有创式血糖检测优势在于精度高,劣势在于检测成本高昂且存在医疗风险。为了实现非入侵式血糖检测,无创式血糖检测技术应运而生。为了提高检测精度以及去除噪声等信号干扰,研究结合光电容积脉搏波信号特性对其进行高频滤波并去除基线漂移,之后设计一种改进径向基函数模型来实时监测血糖值。结果显示,该模型在R2指标上取得最高值为0.88,比K-means RBF和PSO-RBF提高了0.10和0.38,这说明该模型面向真实值的预测能力更强。在RMSE指标上,研究所提模型取得最低值为0.55mmol/L,而K-means RBF、PSO-RBF取值分别为0.58mmol/L、0.59mmol/L。对比可知,研究所提模型比之减小了0.03mmol/L、0.04mmol/L。因此,这表明该检测模型精度更高,在血糖检测上具有一定应用潜力。

OCT无创血糖检测图像处理最优化方法研究

为了解决不同的光学相干层析(OCT)图像预处理方式对皮肤真皮层散射系数计算影响的问题,提高无创血糖的测量精确度,提出了一种对OCT图像数据前期处理的最优化方法。在对采集的3维图像数据进行皮肤表面对齐、3维重建、1维平均处理的基础上,分析了背景噪声和数据是否归一化对血糖预测精度的影响,并结合临床实验进行了验证。结果表明,预测误差较预处理之前减小了18.31%。该研究对于提高基于OCT技术的光学无创血糖测量精度具有重要的参考价值。

4种干扰物对中红外光谱血糖检测影响研究

选取150份干扰物和浓度不同的葡萄糖样本数据,按照全干扰、缺失胆固醇、缺失乳酸、缺失白蛋白和缺失尿素将数据划分5个子集。每个子集进行卷积平滑滤波法(Savitzky-Golay smoothing,SG)处理后,建立偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)模型。利用克拉克误差网格(Clarke Error Grid,CEG)及t检验分析4种干扰物对葡萄糖预测影响。结果表明,子集1~5对应模型预测集相关系数(Correlation Coefficient of Prediction,R p)分别为0.9131、0.7115、0.7624、0.8578和0.8658,预测集均方根误差(Root Mean Square Error of Prediction,RMSEP)分别为54.8993、239.5512、162.3715、133.9682和106.0521 mg/dL。5个子集位于CEG的A+B区分别为100%、71.43%、66.66%、85.71%和88.89%。t检验中每1 mg/dL的胆固醇、乳酸和白蛋白分别使葡萄糖预测值降低5.288 mg/dL、增高2.214 mg/dL和增高0.031 mg/dL。故胆固醇和乳酸的影响相当显著,其次是白蛋白,而尿素的影响则相对较弱。因此,在中红外血糖定量分析中必须考虑胆固醇、乳酸和白蛋白对血糖检测的影响。

血糖检测中即时检验血糖仪与全自动生化分析仪的应用效果

目的:观察血糖检测中即时检验(POCT)血糖仪与全自动生化仪的应用效果。方法:选取2022年1月至2022年6月在南阳市第六人民医院进行血糖检测的50例受试者为研究对象,其中糖尿病患者31例,健康体检者19例,分别应用POCT血糖仪与全自动生化分析仪检测血糖指标,并分析POCT与全自动生化分析仪测定结果的相关性。结果:经过测试,POCT血糖仪测定的5个浓度质控品、患者标本变异系数(CV)值均在2.70%~4.10%,符合国家对血糖检测系统重复性的要求;POCT血糖仪检测获得的血糖指标均低于全自动生化分析仪,但组间比较,差异无统计学意义(P>0.05);POCT血糖仪与全自动生化分析仪测得的结果呈现出良好的相关性(r=0.794,P<0.05);POCT血糖仪在医学决定水平位置的系统误差进行分析,结果发现均在允许范围内。结论:POCT血糖仪检测血糖指标与全自动生化分析仪结果相近,精密度、准确度可满足临床要求,但无法替代实验室血糖检测,可作为空腹血糖监测及糖尿病筛查的手段。

糖尿病肾损伤诊断中血清CysC、HCY结合血糖检测的意义

目的探讨血清胱抑素C(cystatin C,CysC)、同型半胱氨酸(homocysteine,HCY)结合血糖检测在糖尿病肾损伤诊断中的作用。方法选取2020年1月—2022年12月在阜宁县人民医院检验科就诊的100例2型糖尿病患者作为观察组,按尿蛋白排泄率细分为单纯糖尿病患者62例,糖尿病肾损伤患者38例。同期选取50例健康体检者为对照组。各组均行血清CysC、HCY、血糖水平测定,对比测定结果。结果观察组患者血糖CysC、HCY及血糖指标水平高于对照组,差异有统计学意义(P均<0.05)。观察组中糖尿病肾损伤患者的CysC、HCY水平均高于单纯糖尿病患者,差异有统计学意义(P均<0.05)。三者指标联合检测对糖尿病肾损伤的诊断准确度、灵敏度均高于血糖、血清CysC、HCY的单独检测,差异有统计学意义(P均<0.05)。结论血清CysC、HCY联合血糖检测在诊断糖尿病肾损伤中有较高的价值。

血糖仪检测过程中应用不同抗凝管对血糖检测值的影响比较

目的研究对比血糖仪检测过程中应用不同抗凝管对血糖检测值的影响。方法选取2021年12月—2022年7月深圳市南山区医疗集团总部西丽社康中心接受拟行血糖仪检测血糖水平的患者39例。采集所有受试者血液标本,以血糖仪检测无添加剂静脉血组、EDTA.K2抗凝管静脉血组、末梢血组以及氟化钠抗凝管静脉血组的空腹血糖、餐后2 h血糖水平。比较各组空腹血糖、餐后2 h血糖水平的差异,通过线性相关分析各组空腹血糖、餐后2 h血糖水平的相关性。结果无添加剂静脉血组空腹血糖、餐后2 h血糖水平分别为(7.27±1.33)、(13.48±2.05)mmol/L,EDTA.K2抗凝管静脉血组空腹血糖、餐后2 h血糖水平分别为(7.26±1.32)、(13.56±2.07)mmol/L,末梢血组空腹血糖、餐后2 h血糖水平分别为(7.34±1.30)、(13.61±2.10)mmol/L,氟化钠抗凝管静脉血组空腹血糖、餐后2 h血糖水平分别为(5.49±1.04)、(11.45±1.85)mmol/L,其中无添加剂静脉血组、EDTA.K2抗凝管静脉血组与末梢血组空腹血糖、餐后2 h血糖水平对比,差异无统计学意义(P>0.05),而上述3组空腹血糖、餐后2 h血糖水平均高于氟化钠抗凝管静脉血组,差异有统计学意义(P<0.05)。经线性分析发现:无添加剂静脉血组与EDTA.K2抗凝管静脉血组空腹血糖、餐后2 h血糖存在显著相关性(r=0.996、0.998,P<0.001);无添加剂静脉血组与末梢血组空腹血糖、餐后2 h血糖存在显著相关性(r=0.994、0.997,P<0.001);无添加剂静脉血组与氟化钠抗凝管静脉血组空腹血糖、餐后2 h血糖不存在显著相关性(r=0.821、0.836,P>0.05);EDTA.K2抗凝管静脉血组与末梢血组空腹血糖、餐后2 h血糖存在显著相关性(r=0.943、0.992,P<0.001);EDTA.K2抗凝管静脉血组与氟化钠抗凝管静脉血组空腹血糖、餐后2 h血糖不存在显著相关性(r=827、0.855,P>0.05);末梢血组与氟化钠抗凝管静脉血组空腹血糖、餐后2 h血糖不存在显著相关性(r=0.814、0.862,P>0.05)。结论氟化钠抗凝管的应用会导致血糖检测值偏低,进而不利于疾病的准确诊断,可能导致后续治疗时机的延误,因此,临床工作过程中应尽量选用EDTA.K2抗凝管实现血糖的检测,以获取准确、可靠的数据。

快速血糖仪与常规生化仪对血糖检测的临床价值探讨

研究并分析快速血糖仪与常规生化仪对血糖检测的临床价值。方法:选取我院2021年01月~2022年01月进行临床血糖检测的80名受试者的血液标本作为本次研究对象,将其分为对照组(应用常规生化仪)以及实验组(应用快速血糖仪),将两组血糖检测所需血量、检测时间、血糖检测结果、误诊率以及检测满意度进行比较。结果:实验组受试者血糖检测所需血量明显少于对照组,检测时间明显短于对照组,组间存在差异(P<0.05);健康志愿者以及糖尿病患者应用常规生化仪或快速血糖仪检测空腹血糖和餐后2h血糖,组间差异不显著(P>0.05);实验组受试者误诊率为2.50%,对照组误诊率为5.00%,实验组误诊率低于对照组,但组间不存在差异(P>0.05);实验组受试者检测总满意度为100.00%,明显优于对照组检测总满意度的82.50%,组间存在差异(P<0.05)。结论:快速血糖仪和常规生化仪均可获取受试者准确的血糖检验结果,但是快速血糖仪进行血糖检测时所需血量更少、检测用时更短、检测满意度更高,值得在临床中推广应用。

基于能量守恒的无创血糖检测传感器的设计

根据人体摄取的能量和代谢消耗的能量守恒原理,建立了对流、蒸发、辐射等与血糖浓度之间的关系,提出了一种基于能量守恒的无创血糖检测传感器的设计。设计中将湿度、温度、血氧饱和度、热辐射等传感器集成封装成一个内径Φ为15mm×50 mm无创血糖检测传感器。该传感器性能稳定,测得的数据经多项式拟合后较为理想。

近红外光谱无创血糖检测中有效信号提取方法的研究

糖尿病严重危害人类健康,无创血糖检测是医患双方的期望。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。提出血流容积差光谱相减法,即利用血流容积一直在变而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,获得反映血液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1 250 nm处取得信噪比为20 000:1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糖检验临床应用的可行性和优势。

二维相关光谱分析在无创血糖检测特异性研究中的应用

主要利用二维相关光谱分析方法考察了血液中主要成分、测量过程中的系统漂移等因素对近红外光谱中的葡萄糖分子特异性的影响。首先测量了葡萄糖水溶液的近红外透射光谱,以葡萄糖浓度为外扰,计算二维相关同步谱及异步谱,通过对比分析确定了葡萄糖在合频和倍频区域的特征吸收峰位置。当葡萄糖水溶液中加入少量白蛋白后,其二维相关谱中葡萄糖的一级倍频吸收峰(1 590nm)和二级倍频吸收峰(1 195nm)出现了不同源的现象,表明白蛋白可能破坏了葡萄糖的特异性;进一步开展了人体口服葡萄糖耐量实验,测量了手掌部位的漫反射光谱,其二维相关谱中葡萄糖的同源性吸收也遭到破坏。另外,由于葡萄糖浓度变化引起的光谱变异信息较小,很容易被系统漂移掩盖,一般需要进行背景修正。在葡萄糖水溶液的透射实验和人体漫反射实验中,分别引入纯水样本和5%标准漫反射板作为参考,以时间为扰动的二维相关光谱分析的结果表明,经过参考样本的背景校正后,系统漂移在二维同步切线谱中引起的谱峰偏移变小,葡萄糖的特征吸收被增强。因此,在近红外光谱无创血糖检测中,应尽量避开与葡萄糖特征吸收不同源的波段,并有必要采取一定的参考测量方法以提高检测的特异性。

POCT血糖仪和生化分析仪对血糖检测的比对研究

目的分析POCT血糖仪与生化分析仪对血糖检测结果,探讨POCT血糖仪检测糖尿病的临床应用价值。方法选取2016年11月至2017年11月该院100例患者,同时采用生化分析仪和2台不同型号的POCT血糖仪检测患者血糖,比较2种仪器的检测结果及相关性。结果 2台POCT血糖仪均达到国家标准和ISO15197:2013版标准,总符合率均大于95%。配对t检验显示2种型号的POCT血糖仪与生化分析仪的检测结果比较,差异均无统计学意义(P>0.05),且相关系数均大于0.98,表明相关性良好。结论 2种型号的POCT血糖仪与生化分析仪相关性良好,但POCT血糖仪操作更简便、迅速。

建立POCT血糖检测质量管理体系的实践与思考

使用便携式血糖仪可实现对患者血糖水平的随时监测,为临床医师制定和调整治疗方案提供了客观依据。POCT血糖检测的优势和局限都很明显,其检测质量直接影响着临床诊疗质量,医院对POCT血糖检测的质量管理尚有许多困难,探索建立血糖检测质量管理体系,旨在保证血糖检测结果的准确和可靠,同时为其它即时检验项目的质量管理提供借鉴和启示。

GGBP蛋白修饰的表面等离子共振微创血糖检测仪

根据基于微流控芯片的组织液透皮抽取系统设计了一种小型化微创人体血糖检测仪器。该仪器基于微创的方法，利用真空负压抽取人体组织液，并采用表面等离子共振（SPR）技术，通过检测皮肤真皮层组织液中的葡萄糖浓度来预测血液中的葡萄糖浓度。通过绑定对葡萄糖具有特异性吸附的D-半乳糖／D葡萄糖结合蛋白（D-GGBP），对SPR传感器表面进行预处理，实现对葡萄糖分子的特异性吸附。实验配制了不同浓度的葡萄糖溶液，检测并得出葡萄糖溶液浓度与折射率的关系曲线。应用课题组设计的微创血糖检测仪，实验测量了葡萄糖溶液浓度与组织液浓度，并与血糖仪测量得到的葡萄糖溶液浓度进行了比较。结果表明，使用GGBP修饰过的表面等离子共振传感器测量葡萄糖水溶液浓度的下限为0．625mg／dL，当葡萄糖水溶液浓度在0．625～5mg／dI。时有较好的线性。通过测试实验验证了该仪器的可行性，显示了结合GGBP蛋白的SPR测量技术在微创血糖检测领域有良好应用前景。

近红外无创血糖检测中基于差动式浮动基准测量的有效信号提取

近红外光谱的相对测量对实现人体血糖浓度的在体高精度检测具有重要意义。离体检测中常用的相似背景扣除以及双光路设计等方法不适合人体的复杂背景变化,而基于位置的参考测量方法被认为是有希望实现在体参考测量的方法之一。因此课题组提出差动式浮动基准参考测量方法来实现在体的相对测量。差动式浮动基准参考测量方法是一种具有普适性的参考测量方法,在实际应用中面临着径向检测距离的确定和差动检测信号中有效信号提取的问题。在差动式浮动基准参考测量方法的基础上,提出了基于NAS(net analyte signal)-VIP(variable importance in projection)-SPXY(sample set partitioning based on joint X-Y distances)-PLS(partial least square)的差动浮动基准测量方法,在离体实验中验证了该方法的可行性。结果表明经过该方法处理后,模型的均方根误差明显降低,相关系数也有了一定的提高。对该方法在人体实验中的有效性进行了研究,结果也表明该方法处理后所建模型的精密度和准确性有了明显改善。

基于阻抗谱法的无创血糖检测系统设计

以生物阻抗检测技术为基础,设计了一种频谱范围在10～60 MHz的高频阻抗检测系统用于人体阻抗测试,验证了系统的测试性能。根据阻抗谱法无创血糖测试的原理,对健康人体进行测试后得到112组数据,采用主成分分析回归模型预测血糖浓度,对比同一测试者的预测结果与有创检测数据,相关系数为0.805 8,且较好预测了动态血糖变化趋势,为进一步研究无创连续监测血糖浓度提供了参考。

非损伤性血糖检测的研究进展

糖尿病是一种常见的内分泌代谢病,有重大的诊断和治疗意义,血糖无损检测,是使病人的皮肤损伤减至最小,并能实现连续式检测和自我检测。全面综述了血糖无损检测方法及其应用的研究进展,主要包括:与微渗透技术相结合的无损检测方法,生物传感器(电化学传感器和光学传感器)的方法和谱学[Fourier变换近红外(FT-NIR)光谱和Fourier变换中红外(FT-IR)光谱]的方法。