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应用于近红外无创血糖测量的浮动基准位置的基础研究

杨越  
【摘要】: 利用近红外光谱法进行人体血糖无创检测具有测量快速、无创伤、无痛等优点,对于治疗糖尿病以及提高糖尿病患者的生活质量具有重要的意义。但由于受到生理背景等因素变化的干扰,其测量精度尚无法达到临床应用的要求。浮动基准检测技术是解决背景干扰问题的有效方案之一。本文针对浮动基准检测技术中的关键因素——基准位置的特性进行了研究。 论文首先基于漫射传输方程,理论推导了对葡萄糖浓度变化不敏感的漫反射光的径向检测基准位置的存在条件,并计算得到不同波长下的基准位置曲线。进一步采用蒙特卡罗模拟算法,分别基于intralipid溶液和皮肤模型,模拟计算了样品在不同葡萄糖浓度和波长下的漫反射光径向空间分布规律,结果表明:存在葡萄糖测量的径向检测基准位置,且该基准距离的大小与波长相关。 基于Intralipid样品,模拟研究了光学参数变化对于基准位置的影响规律。背景样品的吸收系数、散射系数和各向异性因子分别改变时的模拟结果表明:基准位置与光源之间的径向距离随着散射系数的增大而减小,随着各向异性因子的增大而增大,但不随吸收系数的变化而改变。当固定μt的取值时,基准位置不随散射系数的变化而改变。当改变Intralipid母液浓度时,葡萄糖的基准位置随着Intralipid溶液的浓度增加而偏向光源方向。 构建漫反射光径向空间检测实验装置,利用2%intralipid溶液实验分析了漫反射光随葡萄糖浓度的变化规律。实验结果表明,在径向检测空间存在漫反射光对葡萄糖浓度变化不敏感的基准位置,且其特性与模拟结果一致。在上述研究的基础上,设计了可应用于浮动基准检测实验的光学测头,为下一步的研究提供了实验条件。


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