28222.光學(xué)相干層析無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)及其影響因素研究

1、光學(xué)相干層析光學(xué)相干層析無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)及其影響因素及其影響因素研究研究Thestudiesofnoninvasivebloodglucosemonitingusingopticalcoherencetomographyfactsaffectingitsaccuracy一級(jí)學(xué)科：光學(xué)工程學(xué)科專業(yè)：光學(xué)工程研究生：蘇亞指導(dǎo)教師：姚曉天教授劉鐵根教授天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二零一四年十二月摘要光學(xué)相干層析（opticalco

2、herencetomography，OCT）是一種非接觸、無(wú)創(chuàng)傷的高分辨率光學(xué)成像技術(shù)，可以達(dá)到微米量級(jí)的分辨率和毫米量級(jí)的探測(cè)深度。目前OCT血糖檢測(cè)技術(shù)還未能實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用。其原因主要在于被測(cè)組織光學(xué)參數(shù)易受到人體生理?xiàng)l件及測(cè)試環(huán)境等因素的影響?；诖耍疚膶?duì)提高OCT無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量精確度及其影響因素分析等方面內(nèi)容作了研究。本文首先研究了OCT探頭與皮膚接觸壓力、物距焦點(diǎn)位置和運(yùn)動(dòng)偽像等干擾因素對(duì)無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)的影響。此外還研究了皮膚內(nèi)部

3、不同深度區(qū)域的組織物質(zhì)光衰減系數(shù)與血糖變化的相關(guān)性，提出一種相關(guān)性標(biāo)定分析算法。利用此算法可以得到皮膚光衰減系數(shù)與血糖變化最相關(guān)的組織區(qū)域來(lái)進(jìn)行標(biāo)定，消減了背景噪聲以及皮膚內(nèi)部與血糖無(wú)關(guān)組織層信號(hào)的干擾，提高了OCT無(wú)創(chuàng)檢測(cè)血糖值的預(yù)測(cè)精度。在人體血糖快速變化情況下，研究了皮膚組織液糖濃度與血液（指血、靜脈血）中血糖變化的延遲關(guān)系。通過(guò)人體口服葡萄糖耐量測(cè)試和血糖鉗夾實(shí)驗(yàn)，對(duì)人體血糖平衡延遲時(shí)間問(wèn)題做了研究。結(jié)果表明，在不同的皮膚深度區(qū)

4、域，血糖平衡延遲時(shí)間存在一定的差異性。延遲時(shí)間一般隨著皮膚深度的增加而縮短。對(duì)人體血糖平衡延遲時(shí)間的研究有助于提高無(wú)創(chuàng)血糖測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。研究了皮膚組織溫度變化對(duì)于其光衰減系數(shù)的影響。設(shè)計(jì)了一種集成在OCT光學(xué)探頭上的溫度控制裝置，可以對(duì)被測(cè)皮膚組織溫度進(jìn)行精確控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，組織光衰減系數(shù)與溫度變化具有很強(qiáng)的相關(guān)性且二者之間沒(méi)有延遲。皮膚表皮層光衰減系數(shù)與溫度呈負(fù)相關(guān)性。而對(duì)于真皮層，由于其內(nèi)部包含的組織物質(zhì)構(gòu)成不同，因此在

5、不同深度分布的組織物質(zhì)光衰減系數(shù)與溫度相關(guān)性也并不一致，需要結(jié)合相關(guān)性算法進(jìn)行具體分析。本文最后利用多元線性回歸理論模型研究了皮膚溫度變化對(duì)于OCT無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)的影響。平均1C溫度變化所引起的光衰減系數(shù)變化會(huì)造成0.26mmolL的血糖預(yù)測(cè)誤差。并基于相關(guān)區(qū)域理論提出了一種能夠提高血糖預(yù)測(cè)精度的溫度補(bǔ)償方法。此外，提出一種快速血糖標(biāo)定方法。利用溫度調(diào)制，通過(guò)計(jì)算得到皮膚內(nèi)部光衰減系數(shù)與溫度、血糖都敏感的高相關(guān)性區(qū)域用于無(wú)創(chuàng)血糖的標(biāo)定、預(yù)