基于谱分解的无创血糖检测新方法研究

摘要：

糖尿病是一种表现为高血糖的糖代谢异常疾病,如果血液中的葡萄糖水平长时间保持非常低或非常高,则可能导致包括组织损伤、中风、心脏病、失明和肾衰竭等严重疾病.根据世界卫生组织(WHO)的数据,目前全球约有4.5亿糖尿病患者.随着糖尿病患者的数量增加,对于血糖检测仪器的需求也日益迫切,由于目前普及的有创侵入式血糖检测仪器会给患者带来不便和疼痛,甚至会引发感染,长此以往会给病人带来不可避免的生理及心理压力,因此实现无创血糖检测具有重要的临床应用价值.光电容积脉搏波(PPG)包含丰富的人体心血管生理病理信息,针对于时域难以观察的PPG信号中与血糖浓度变化相关的频谱信息,提出基于谱分解的无创血糖检测新方法,利用连续小波变换(CWT)对脉搏波信号进行分解,从对应尺度和细节分量的频谱中获取与血糖浓度值变化相关的频谱分量幅值信息,研究发现PPG信号频谱分量幅值的变化与血糖浓度变化值之间存在较高的相关性,通过口服葡萄糖耐糖实验(OGTT)对检测的血糖浓度值与获取的相关PPG信号频谱分量幅值进行偏最小二乘回归建模,并对建立的模型进行评估,校正集的最大RMSEC为12.47 mg·dL-1即0.69 mmol·L-1,预测集的最大RMSEP为6.21 mg·dL-1即0.35 mmol·L-1,模型的血糖浓度预测值与参考值之间的一致率为96.00％.OGTT实验结果表明,采用谱分解法可以有效分离出血糖分子基团振动特征吸收光谱,血糖频谱分量建模可以最大程度地减小生理变异性和各种环境条件的影响.模型的预测结果符合国家检测标准(>95％).克拉克网格误差分析结果表明,该方法检测的结果可以用于患者日常血糖监测.

关键词：光电容积脉搏波;小波变换;血糖;谱分解

所属期刊栏目：41

分类号：O438.2(光学)

资助基金：国家重点研发计划重大科学仪器设备开发重点专项;陕西省自然科学基金项目

在线出版日期：2021-08-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：2378-2383