近红外无创血糖测量——信号拾取的理论和实验研究.pdf

第一章绪论 第一章绪论 1．1人体血糖浓度无创测量的意义 糖尿病是由于体内胰岛素缺乏引起的代谢紊乱性疾病或内分泌疾病，病症 最初为体内血糖失控，血糖浓度的异常导致体内代谢紊乱，易引起糖尿病酮症、 心脑血管病变、肾病、眼病、肢端坏疽和感染等严重并发症。 随着人口老龄化的趋势及人们饮食结构的变化，全世界糖尿病患者的数量 正逐年增加。据报导，1997年全世界的糖尿病患者超过1．2亿，到2010年将 会增长到2．2亿以上。目前，在发达国家，如美国，据报道现已有2000万以 上的糖尿病患者，在日本，也已有690万的糖尿病患者。我国的糖尿病患者近 年也在迅速增加，据沈阳和北京两地统计，仅1980至1989十年间，患病率就 已从1．21％上升到2．35．2．93％，粗略估计目前全国已超过5000万人。根据WHO (世界卫生组织)在日内瓦发布的公告【l】，2000年全球死于糖尿病的有440 万人，仅印度、中国就达100万。糖尿病及其并发症己成为严重威胁人民健康 甚至生命安全的全球性疑难病症。 由于生命科学的复杂性，晷前还没彻底根治糖尿病的医学手段。治疗糖尿 病的常用方法是控制饮食和口服降糖药物，对于I型糖尿病患者还需要注射胰 岛素来控制高血糖浓度。有效的做法是：频繁地监测患者的血糖浓度，以此为 依据，精确、及时地调整口服降糖药物和胰岛素的用量，将血糖浓度控制在适 当的范围内，预防糖尿病并发症。WHO推荐对糖尿病患者进行血糖浓度的自 我监测，随时随地掌握体内血糖变化情况，实现血糖浓度值的精确管理，这对 于治疗糖尿病及预防糖尿病的并发症具有重大意义。 目前采用的血糖浓度测量方法按仪器的类型可分为自动生化分析仪测量 法【2_3】和快速血糖仪测量法【4‘71。前者需要从静脉取血，对血液离心处理得到血 清后，利用生化方法(国际上公认的参考方法是己糖激酶法)测量其葡萄糖浓 度。该测量方法测量精度高，也是其他测量方法的校准基础。但仪器体积较大， 测量需血量较大，约为2—3ml，且测量时间较长，只能在医院生化检验室使用。 近年来，随着检测方法的进步、治疗的需要，快速血糖测量仪在临床血糖测定 和糖尿病患者的家庭自我监测中得到了广泛应用。快速血糖仪具有体积小、携 第一章绪论 带方便、操作简便、获得结果快等优点。其测量血样为全血，通常采用针刺法 从指尖取血0．1．10ul，由血糖仪上的一次性试纸条通过虹吸作用吸入血样，短 时间内显示出测量结果。 上述两种测量仪器都为有创测量法，测量时需要采集血样，然后应用一次 性的试药(或试纸)来测得血糖浓度数据。因此，频繁测量也意味羞要在患者 身上频繁地针刺取血，容易引起患者的生理疼痛和心理恐惧，并伴有被感染的 危险。有创测量法的缺点限制了血糖测定的频率，直接影响了血糖浓度波动曲 线的绘制和药物剂量的精确调节。实际上，大多数糖尿病患者并不能真正实现 医学上所希望的血糖浓度频繁监测，因而，难以得到医学上较为理想和及时的 治疗。 研制一种无创伤血糖浓度测量方法对于减轻糖尿病患者的痛苦，改善现行 用药方法，精确控制血糖，有非常重要的现实意义。同时，无创血糖检铡方法 的建立，还可以推广应用于生物体其他成份的无创性测定，有助于加强人们的 日常健康管理，提高生活质量。 1．2人体血糖浓度无创测量的研究进展 由于无创伤测量血糖浓度的重要性，血糖浓度无创检测技术已成为科技发 达国家的研究热点，多家公司及科研机构对其进行了持续而深入的研究，并不 断取得阶段性成剿踟，其中．仅2000年在美国获得的与无创血糖检测有关的 专利就达100多项。我国的研究起步较晚，但已受到越来越多的重视，国家自 然科学基金、科技创新基金、国家科技攻关等项目都将其列入了资助的行列。 在美国，大约从1990年开始，许多风险投资公司和相关的光学技术公司 投入了巨额资金和时间进行了无创伤血糖计的开发。1992年，Futrcx公司在 美国的Oak．Ridge会议上展出其研制的无创血糖检测样机DreamBeam[9-lo】， 这也是世界首次进行血糖无创伤钡4量仪器的样机展览，但该仪器推出后受到用 户的评价较差【l““。Bioconlrol Technology公司于1995年推出无创血糖仪 Diasensor 1000，1996年申报FDA(美国食品与药品管理委员