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皮肤真皮层厚度对近红外光谱法无创血糖测量影响的仿真
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作者 刘文博 刘瑾 +2 位作者 韩同帅 葛晴 刘蓉 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2699-2704,共6页
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... 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。 展开更多
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
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