检索结果-内蒙古大学图书馆

光谱学与光谱分析 2023年第9期43卷 2699-2704页

作者：刘文博刘瑾韩同帅葛晴刘蓉天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

在基于近红外光谱法的无创血糖测量领域,受人体皮肤状态波动的影响,血糖预测模型无法长时间使用,极大地限制了该方法在临床上的应用。皮肤血流灌注是与人体生理状态密切相关的参数,直接影响着皮肤中水分的流动,它还难以像温度、压力那... 详细信息

在基于近红外光谱法的无创血糖测量领域,受人体皮肤状态波动的影响,血糖预测模型无法长时间使用,极大地限制了该方法在临床上的应用。皮肤血流灌注是与人体生理状态密切相关的参数,直接影响着皮肤中水分的流动,它还难以像温度、压力那样借助外部手段进行控制。在皮肤光谱的测量中,血流灌注会通过水分的迁移间接影响真皮层的厚度,并使得光谱产生较大变化。借助蒙特卡洛模拟方法仿真了在1000~1700 nm波段真皮层厚度变化±30μm时三层皮肤的漫反射光强、光子穿透深度与平均光程,研究了真皮层厚度变化后的光谱变化规律。对两个光源-探测器距离下的衰减度进行差分,用于消除真皮层厚度变化的影响,对1000~1700 nm的波长均给出了适宜的差分测量距离。发现1200 nm波长附近,当真皮层厚度变化时,漫反射衰减度在每个测量距离下的变化都非常小,因此是较适宜的测量波长。而对于水的吸收峰1450 nm附近的波长而言,漫反射衰减度随着光源-探测器距离的增加而变大,且在一定范围内急剧变化;因此,应避免选择这些光源-探测器距离。对于常用的血糖测量波长1200、1300及1600 nm波长而言,光源-探测器距离可选在小于0.1 cm或大于0.4 cm的范围,此处漫反射衰减度变化随着光源-探测器距离变化较缓慢,采用差分处理可较好地消除真皮层厚度变化对光谱的影响。考虑到不同光源-探测器距离下对应的真皮层光子百分比不同,可选择主要对应于真皮层的光源-探测器距离,该工作采取80%真皮光子百分比为界限。综上,综合现有仪器能达到的测量精度水平,对于1200、1300和1600 nm波长,可选择0.03~0.1 cm范围内的两个光源-探测器距离进行差分测量,可以较好地抑制真皮层厚度变化的影响,从而有效减小皮肤血流灌注变动的影响。

关键词：近红外漫反射光谱法无创血糖测量蒙特卡洛模拟皮肤血流灌注三层皮肤模型真皮层厚度差分测量

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

中红外无创血糖测量中光程变化对PLSR模型的影响研究

引用

光谱学与光谱分析 2012年第4期32卷 930-933页

作者：王动民卢启鹏丁海泉黄富荣暨南大学光电工程系光电信息与传感技术广东普通高校重点实验室广东广州510632 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033

在测量人体皮肤中红外光谱的过程中,皮肤与ATR晶体之间的接触面积很难保持一致,导致倏逝波与人体皮肤的作用光程会产生差异。以光程变化信息与葡萄糖浓度信息之间的相关性为基础,建立了两个分析葡萄糖含量的偏最小二乘回归(PLSR)模型,RM... 详细信息

在测量人体皮肤中红外光谱的过程中,皮肤与ATR晶体之间的接触面积很难保持一致,导致倏逝波与人体皮肤的作用光程会产生差异。以光程变化信息与葡萄糖浓度信息之间的相关性为基础,建立了两个分析葡萄糖含量的偏最小二乘回归(PLSR)模型,RMSECV分别为31.3和***-1;RMSEP分别为30.3和***-1。结果表明,当光程变化信息与葡萄糖浓度信息之间偶然相关时,所建PLSR模型的预测精度与稳健性会受到不同程度的影响,随着二者之间相关性的增强,最优模型对葡萄糖信息的识别能力越来越弱。为提高中红外无创血糖测量分析结果的可靠性,避免获得伪优定标模型提供了实验依据。

关键词：中红外光谱无创血糖测量糖尿病偏最小二乘回归

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

无创血糖测量的测量界面稳定性研究

引用

光电子．激光 2004年第2期15卷 242-245,254页

作者：陈文亮刘蓉崔厚欣徐可欣天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

构建了近红外光谱无创血糖测量系统,研究了活体无创血糖测量时测量界面稳定的影响,得出了测头与接触部位刚好完全接触时为最佳接触状态和测头与被测部位接触30s后为最佳测量时间的结论,保证了测量界面的稳定性。实验结果表明,用偏最小二... 详细信息

构建了近红外光谱无创血糖测量系统,研究了活体无创血糖测量时测量界面稳定的影响,得出了测头与接触部位刚好完全接触时为最佳接触状态和测头与被测部位接触30s后为最佳测量时间的结论,保证了测量界面的稳定性。实验结果表明,用偏最小二乘(PLS)回归法建立校正集模型,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.56mmol/L和0.50mmol/L。

关键词：近红外光谱无创血糖测量测量界面稳定性最佳接触状态最佳测量时间

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

近红外无创血糖测量—参考测量方法的选择与应用研究

近红外无创血糖测量—参考测量方法的选择与应用研究

引用

作者：闵晓琳天津大学

学位级别：博士

近红外无创血糖检测目前面临的主要难题之一是仪器背景变化对光谱测量的影响。选择与被测对象性质相似的物质作为参考物,通过扣除该相似参考物的光谱来消除该影响是常用的手段之一。目前,对该基于参考物扣除的背景修正方法的有效性以及... 详细信息

近红外无创血糖检测目前面临的主要难题之一是仪器背景变化对光谱测量的影响。选择与被测对象性质相似的物质作为参考物,通过扣除该相似参考物的光谱来消除该影响是常用的手段之一。目前,对该基于参考物扣除的背景修正方法的有效性以及不同参考测量方法的选择原则尚缺乏系统的分析。针对该现状,本文系统的研究了基于参考物扣除的单光路分时测量和双光路同时测量的参考测量方法。首先,论文概述了无创血糖测量的研究进展,分析了近红外无创血糖测量技术至今未取得临床应用的主要障碍,即复杂而无规律的背景变化对光谱的影响。针对测量系统的主要背景变化来源,定量分析了光源漂移和系统硬件噪声对有用信号的特异性、极限检测精度以及多变量校正模型的测量精度的影响,研究结果表明光源漂移的影响尤其显著。其次,论文以朗伯-比尔定律和传输方程为理论依据,从漫透射和扩散漫反射测量两方面对基于参考物扣除的单光路和双光路测量方法进行了系统的分析:(1)首次理论推导了基于参考物扣除的参考测量方法中的光谱信号构成;(2)系统的研究了单光路分时和双光路同步参考测量方法对光源漂移的修正效果;(3)针对两种参考测量方法中不同的噪声来源,给出了它们各自的极限检测精度的理论计算公式;(4)针对不同精度测量系统,首次给出了最佳参考测量方法的选择依据。然后,首次对采用最佳测量方法实现葡萄糖浓度的长期稳定测量的可行性和有效性进行了实验研究:(1)基于课题组自制的基于AOTF分光的近红外光谱测量系统的性能评价结果,根据最佳参考测量方法的定量选择公式给出了实现光谱准确测量的具体方案,即双光路参考测量方法;(2)设计了用于双光路透射实验验证的光纤测头,搭建了实验系统;(3)在纯吸收介质中开展了短期和长期实验,对两种参考测量方法消除光源漂移影响的有效性、最佳参考测量方法选择依据的正确性以及采用最佳参考测量方法实现长期稳定测量的可行性进行了验证。最后,在强散射介质中对最佳参考测量方法的有效性进行了初步研究。针对双光路方法中样品路和测量路分光特性和硬件随机噪声的固有差异对信号特异性的影响,提出将双光路测量与净信号预处理相结合的背景修正方法。

关键词：近红外光谱无创血糖测量系统背景双光路参考测量

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

人体皮肤背景差异下的无创血糖测量校正方法研究

人体皮肤背景差异下的无创血糖测量校正方法研究

引用

作者：刘雪玉天津大学

学位级别：硕士

在人体无创血糖测量中,被测皮肤的状态可能发生随机变化,这会造成皮肤光学参数的改变,并最终导致血糖测量结果出现偏差。皮肤的这些随机变化往往是不可控的、难以避免的,因此实际测量中会造成较大的测量误差。本文拟发展一种自适应的血... 详细信息

在人体无创血糖测量中,被测皮肤的状态可能发生随机变化,这会造成皮肤光学参数的改变,并最终导致血糖测量结果出现偏差。皮肤的这些随机变化往往是不可控的、难以避免的,因此实际测量中会造成较大的测量误差。本文拟发展一种自适应的血糖测量校正方法,它可以监测皮肤的漫反射光谱及其变化,并据此获得血糖测量值的校正系数,修正测量结果。该研究对于无创血糖测量的技术的实际应用与发展具有重要的意义。本文的主要研究内容如下:1.介绍了基于位置差分的无创血糖测量理论,给出了散射介质的光学参数—有效衰减系数的计算方法,以及基于该参数的血糖预测方法。其中,对漫射光随光源-探测器距离的线性衰减规律进行了研究。2.对皮肤背景变化对血糖测量的影响进行了理论推导,并据此建立了血糖预测结果的线性校正公式;具体分析了皮肤的吸收系数和散射系数变化时,血糖预测值以及校正系数的变化规律。3.基于皮肤漫反射光谱的差异,提出了一种血糖预测值线性校正系数的估计方法,即最近距离法。采用公式计算数据、蒙特卡罗模拟数据和人体实验数据对此估计方法进行了验证。实验结果表明,校正后血糖测量误差明显减小。综上,本文对人体皮肤背景光谱变化下的无创血糖测量校正进行了系统研究,建立理论公式,并给出了实际应用时校正系数的快速确定方法,并进行了初步的实验验证。本文的研究对无创血糖测量技术的实际应用有好的推动作用。

关键词：无创血糖测量有效衰减系数漫反射光谱差分测量线性校正偏最小二乘回归(PLSR)

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

近红外无创血糖测量——基于耳垂部位检测的可行性研究

近红外无创血糖测量——基于耳垂部位检测的可行性研究

引用

作者：邹达天津大学

学位级别：硕士

应用近红外光谱分析技术进行人体血糖浓度无创检测有着很高的应用价值。对于人体，选择合适的测量部位会使近红外测量的精度明显提高。由于耳垂部位有血流丰富、便于探头固定等优点，易用性较强，本文针对耳垂作为测量部位进行近红外无... 详细信息

应用近红外光谱分析技术进行人体血糖浓度无创检测有着很高的应用价值。对于人体，选择合适的测量部位会使近红外测量的精度明显提高。由于耳垂部位有血流丰富、便于探头固定等优点，易用性较强，本文针对耳垂作为测量部位进行近红外无创血糖检测的可行性开展了相关研究。论文在阐述近红外血糖检测中常用的指尖、手掌、前臂，以及本文拟研究的耳垂的生理结构基础上，从各部位皮肤的分层厚度角度以及各部分之间血糖浓度相关性进行了分析;其次，开展了人体口服葡萄糖耐受实验，实验结果表明：耳垂毛细血管中的血糖浓度变化与前臂静脉全血及指尖毛细血管中的葡萄糖浓度变化趋势基本相同，相关系数均在0.8之上;由此可以认为，从生理学角度，耳垂作为血糖检测的测量部位是可行的。采用蒙特卡洛模拟方法，分别开展了基于耳垂五层皮肤模型在大浓度下和人体血糖浓度下的仿真，结果表明：此模型下，位置浮动基准点存在，且在大浓度下受个体差异比在人体血糖浓度下影响较大，该结果可用于指导无创血糖检测探头设计中源光纤与探测光纤之间的距离;同时，针对耳垂的结构特性，基于仿真结果分析了其透射光的分布规律及受个体差异的影响，并在径向上和耳垂的漫反射光进行了比较，表明耳垂透射光有较大的应用潜力。最后，基于耳垂五层模型的仿真数据，以及利用双光纤空间分辨漫反射测量系统进行的仿体实验数据，分别用基准位置1.9mm的原始光谱数据、在扣背景处理后和基于浮动基准方法的光谱修正后建立糖浓度预测的多变量模型，得到的预测精度呈现递增趋势;针对1.9mm径向位置处的透射光进行糖浓度预测的多变量模型，其预测精度与基于浮动基准方法进行光谱修正后的模型结果相当。由此表明在近红外光谱进行无创血糖浓度测量时，选取耳垂作为测量部位是可行的，具有较大的应用前景。

关键词：近红外光谱无创血糖测量耳垂浮动基准方法口服糖耐量实验

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

近红外无创伤血糖浓度测量-必要条件研究及在体验证

近红外无创伤血糖浓度测量-必要条件研究及在体验证

引用

作者：韩同帅天津大学

学位级别：博士

在近红外光谱法无创血糖浓度测量领域,目前所见到的已报道的成功案例都是通过多波长光谱测量并结合多变量回归数学方法实现的,难以直接证明采用近红外光谱法实现人体血糖浓度测量的可行性。论文围绕如何直接获得真实、有效的血糖信号展... 详细信息

在近红外光谱法无创血糖浓度测量领域,目前所见到的已报道的成功案例都是通过多波长光谱测量并结合多变量回归数学方法实现的,难以直接证明采用近红外光谱法实现人体血糖浓度测量的可行性。论文围绕如何直接获得真实、有效的血糖信号展开研究,给出了实现近红外光谱法无创血糖浓度测量的六个必要条件,并分别提出实现这些必要条件的解决方案,最终获得了随血糖浓度同步变化的光谱信号,直接证明了近红外光谱法人体血糖浓度测量的可行性。首先,论文提出了一种血糖测量系统设计方案,满足了其中血糖测量对测量仪器、测量原理所提出的三个必要条件,即合理且数量尽可能少的测量波长和测量位置、适宜的组织内光传播路径的选择、感知最小血糖浓度变化的能力。遵照上述方案所设计得到的符合上述三个必要条件的测量系统,具有较高的仪器精密度,以及能够满足临床意义下血糖浓度分辨的要求。其次,论文提出了一种差分光谱测量的位置优选方法,保证了差分测量方法在有效抑制人体背景变动的同时,也能够实现人体测量所需的测量精密度。该研究满足了其中血糖测量对测量方法提出的必要条件。根据该方法,论文给出了人体前臂伸侧、臂屈侧、脸颊、前额、手背五个部位在1000-1700 nm波段内的测量位置优选结果。然后,论文提出了一种人机接口设计方案和一种高精度光学定位方法,分别保证了外部测量条件和内部测量条件的再现性,满足了其中血糖测量对测量条件提出的两个必要条件。经人体实验验证,采用该人机接口和测量部位定位方法测量人体时,可以获得稳定的、高重复性信噪比的人体光谱数据。最后,论文开展了临床实验研究,在上述六个必要条件都满足时,测量得到了随血糖浓度同步变化的人体光谱信号,直接证明了采用近红外光谱法能够在人体生理活动变动的状态下实现人体血糖浓度测量。上述临床实验结果与实验现象在近红外光谱法无创血糖浓度检测领域为首次获得。综上,论文通过对近红外光谱法无创血糖浓度测量的仪器、方法、测量条件进行系统研究,归纳出实现近红外光谱法无创血糖浓度测量的六个必要条件,最终实现了真实、可靠的血糖信号检测,奠定了后续血糖仪器开发的基础。论文工作有好的推广应用价值,可以为近红外光谱法无创血糖浓度测量技术的发展和仪器研制提供好的借鉴。

关键词：近红外光谱法无创血糖测量差分测量极限检测精度非接触式测量高精度光学定位

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

基于温度不敏感源-探测器距离的测量方法的模拟研究

引用

光谱学与光谱分析 2018年第10期38卷 3163-3168页

作者：吴明磊刘蓉徐可欣天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

温度变化是影响近红外无创血糖测量精度的主要因素之一。为降低温度变化对近红外漫反射光谱的影响,提出了一种基于温度不敏感源-探测器距离的测量方法,即在漫反射光强对人体组织温度变化不敏感的源-探测器距离处进行光谱测量。利用Monte... 详细信息

温度变化是影响近红外无创血糖测量精度的主要因素之一。为降低温度变化对近红外漫反射光谱的影响,提出了一种基于温度不敏感源-探测器距离的测量方法,即在漫反射光强对人体组织温度变化不敏感的源-探测器距离处进行光谱测量。利用Monte Carlo方法模拟了温度为30~40℃、葡萄糖浓度为0~300mmol·L^(-1)的皮肤组织在多个源-探测器距离处的漫反射光强。根据模拟结果,分析了人体皮肤组织模型中温度不敏感源-探测器距离的存在性及其受葡萄糖浓度变化的影响;比较了1 000nm处温度恒定和温度变动时,不同源-探测器距离处漫反射光强与葡萄糖浓度的相关性;进一步地,利用六个波长(1 000,1 050,1 100,1 150,1 350和1 410nm)下的温度不敏感源-探测器距离及其他距离处的漫反射光强,建立了葡萄糖的偏最小二乘(PLS)模型,并比较了这些模型在温度恒定和温度变动时的预测精度。结果表明,在1 000~1 440nm范围内,人体存在温度不敏感源-探测器距离,且葡萄糖浓度变化对该距离的影响可以忽略不计;当组织温度变化时,温度不敏感源-探测器距离处的漫反射光强与葡萄糖浓度的相关性及建模效果均明显优于其他源-探测器距离,基本接近样品温度恒定时的情况。研究表明,基于温度不敏感源-探测器距离的测量方法能有效降低温度变化对漫反射光强的影响,有望提高近红外漫反射无创血糖测量的精度。

关键词：近红外漫反射光强无创血糖测量 Monte Carlo模拟温度不敏感源-探测器距离

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

组织仿体的光学特性对糖信号检测灵敏度的影响分析

引用

光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1262-1268页

作者：葛晴刘瑾韩同帅刘文博刘蓉徐可欣天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

由于经人体组织的传输光子携带的血糖信号非常微弱,近红外光谱法测量血糖的灵敏度不高,难以获得较高的准确度。因此通过优化测量波长、测量距离等尝试提高测量灵敏度的研究一直在进行。然而,这些研究多倾向于关注血糖引起的组织吸收系... 详细信息

由于经人体组织的传输光子携带的血糖信号非常微弱,近红外光谱法测量血糖的灵敏度不高,难以获得较高的准确度。因此通过优化测量波长、测量距离等尝试提高测量灵敏度的研究一直在进行。然而,这些研究多倾向于关注血糖引起的组织吸收系数和散射系数的变化,而忽视了不同部位组织本身的光学特性对灵敏度的影响,缺乏比较不同部位之间的灵敏度差异。实际上,组织本身的光学参数会通过影响光程来影响吸收变化、散射变化作用于光强变化的系数的大小,因此,综合考虑上述两方面的因素后确定出的血糖测量灵敏度是更合理的。为了探究这种综合作用,选取2%、5%、10%和20%四种浓度的intralipid溶液作为人体组织仿体,通过蒙特卡洛模拟的方法,探讨了在1000~1660 nm波段,四种溶液中糖的吸收作用、散射作用和两者综合作用下的糖灵敏度,以及各部分灵敏度与其本身光学参数的关系。结果表明,在散射系数最大的20%intralipid溶液中检测到的糖信号也最强。据此,该研究将为部位优选提供依据,以获得较大的糖灵敏度。同时,对1000~1660 nm波段内的糖信号进行分析,发现在1000~1350 nm波段,糖引起的吸收作用基本可以忽略,信号的差异主要来自于散射的变化;而在1350~1660 nm,散射和吸收共同作用,其中散射的贡献大于吸收,散射最优的测量波长在1450 nm附近;而考虑散射和吸收的共同作用时,最优的测量波长在1400 nm附近。最后,为了验证理论分析的有效性,对四种溶液进行了实验,采用了1000~1660 nm波段中的六个典型波长,结果表明四种溶液中糖信号最大的检测波长均为1409 nm,且在20%intralipid中的糖信号灵敏度最大,说明实验结果与理论分析吻合较好。综上,该研究可为人体无创血糖检测合适的测量部位、合适的波长选择提供借鉴。

关键词：近红外光谱法无创血糖测量散射介质蒙特卡洛模拟

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

基于能量守恒与光谱法的无创血糖检测技术

引用

半导体光电 2020年第5期41卷 734-737,742页

作者：陈健王太宏段小川厦门大学航空航天学院福建厦门361102 南方科技大学电子与电气工程系广东深圳518055 厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建厦门361102

传统的人体血糖检测方法是有创的,具有一定的局限性。文章提出一种结合能量守恒法与光谱法的血糖检测技术,该技术能够实现人体血糖的无创、实时和准确检测。首先设计了一种人体体征数据采集装置,用于实时采集血糖相关数据并上传至上位... 详细信息

传统的人体血糖检测方法是有创的,具有一定的局限性。文章提出一种结合能量守恒法与光谱法的血糖检测技术,该技术能够实现人体血糖的无创、实时和准确检测。首先设计了一种人体体征数据采集装置,用于实时采集血糖相关数据并上传至上位机。然后将数据分别用多元线性回归、k近邻回归和支持向量回归三种机器学习算法进行分析评估,对比得出最优算法用于无创血糖检测。实验证明,提出的无创血糖检测技术是可行的,其中基于支持向量回归算法的测量准确度最高,相关系数高达0.862,具有较高的准确性和鲁棒性。

关键词：无创血糖测量能量守恒光谱法支持向量回归

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：

通借通还

建议与咨询 留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案： 新增检索档案 确定 取消

请选择收藏分类： 新增自定义分类 确定 取消

通借通还

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：