近红外光谱无创血糖检测模拟样品的试验研究

目的：采用蛋白质混合液作为模拟样品、对近红外光谱血糖测量中的测量方法和波长选择等基础问题进行了研究。方法：在1400nm～1800nm和2000nm～2500nm的波段，模拟样品中60个作为校正集样品，使用Nexus-870傅立叶干涉红外光谱仪生成近红外漫反射光谱，采用平滑、基线和微分校正处理，用偏最小二乘法（PLS）建立了葡萄糖测定的校正模型。20个作为测试集样品．用于检验模型的预测能力。结果：在2000nm～2500nm波段内，经过平滑、基线和微分处理的校正模型相关系数达到0．998，预测集样本的标准偏差（RMSEP）达到了0．045。结论：平滑和基线校正配合微分处理可以有效的消除各个方面的噪声，如电噪声、杂散光等，优化光谱信号，提高模型的预测能力。本文研究结果为近红外光谱血糖测量的深入研究提供了理论和实践上的指导。     

葡萄糖水溶液浓度的近红外光谱测量法--人体血糖浓度无创伤测量方法基础研究

本系统研究了近红外光谱技术与化学计量学理论相结合测定水溶液中葡萄糖浓度的方法。讨论了偏最小二乘法 (PLS)校正模型中光谱范围的优化选择 ,同时也讨论了仪器精度、测量方法与测量精度之间的传递函数 ,给出实现预期测量精度的必要条件。葡萄糖浓度的均方根预测误差 (RMSEP)为 4 .13mg/dL ,浓度测量值与参考值具有良好的相关性 (相关系数为 0 .998)。实验结果表明 :近红外光谱分析方法能够达到一定精度 (RMSEP <5mg/dL) ,具有进一步研究价值。     

血糖近红外光谱分析中奇异样本去除方法研究

血糖浓度的近红外光谱分析中,奇异样本的存在会影响多元校正模型的精度。本研究建立了基于蒙特卡洛交互验证法(MCCV)的奇异样本去除方法,通过人体离体血浆实验和人体在体试验,验证了该方法在血糖近红外光谱分析中的应用效果,并与基于改进的无信息变量消除的无信息样本去除方法(MUVE-USE)进行了比较研究。实验结果表明,基于MCCV的奇异样本去除方法,除了与MUVE-USE一样可去除由于粗大误差(如样品损坏)或系统误差(如仪器漂移)产生的奇异样本外,还能同时去除对模型精度有影响的由于不确定原因产生的随机误差等奇异样本。去除多种奇异样本后建立的多元校正模型的精度明显提高。     

基于粒子群和人工神经网络的近红外光谱血糖建模方法研究

现有的近红外光谱无创血糖建模方法大多是基于多波长近红外光谱信号,不利于无创血糖仪在家庭中普及,并且这些建模方法没有考虑单个个体每天血糖变化规律的差异性。针对这些问题,本文以血糖吸收最强的1 550 nm近红外光吸光度为自变量、血糖浓度为因变量,结合粒子群(PSO)算法和人工神经网络(ANN)建立了一种无创血糖检测模型——PSO-2ANN模型。该模型以两个结构和参数确定的人工神经网络为基本的子模块,通过粒子群算法优化两个子模块的权重系数得到最终的模型。使用PSO-2ANN模型对10名志愿者的实验数据进行预测。结果表明,其中9名志愿者的预测相对误差率均小于20%;通过PSO-2ANN模型得到的血糖浓度预测值分布在克拉克误差网格A、B区域的比重为98.28%,证实了PSO-2ANN模型具有比传统人工神经网络模型更为理想的预测精度和稳健性。另外,单个个体由于外界环境、心情、精神状态等因素的影响,每天血糖的变化规律可能会出现一定程度的差异性,PSO-2ANN模型只需要调节一个参数便能修正这种差异性。本文提出的PSO-2ANN模型为克服血糖浓度预测的个体差异性提供了新的思路。     

基于粒子群和反向传播神经网络的近红外光无创血糖检测方法研究EI北大核心CSCD

现有的近红外无创血糖检测模型研究大多数关注的是近红外吸光度与血糖浓度之间的关系,但没有考虑人体生理状态对血糖浓度的影响。为了提升血糖预测模型性能,本文采用了粒子群优化算法(PSO)对反向传播(BP)神经网络的结构参数进行训练,并引入了收缩压、脉率、体温以及1550 nm吸光度作为血糖浓度预测模型的输入变量,采用BP神经网络作为预测模型。为解决传统BP神经网络容易陷入局部最优的问题,本文提出了一种基于PSO-BP的混合模型。结果表明,训练得到的PSO-BP模型预测效果优于传统的BP神经网络。十折交叉验证预测均方根误差和相关系数分别为0.95 mmol/L和0.74;克拉克误差网格分析结果表明,模型预测结果落入A区域的比例为84.39%,落入B区域的比例为15.61%,均满足临床要求。该模型可以快速地测量血糖浓度,且具相对较高的精度。     

基于多波长近红外光谱的血红蛋白浓度无创检测技术研究

针对传统的血红蛋白浓度检测需要抽血采样,检测流程复杂且无法连续监测血红蛋白浓度的变化趋势等问题,本研究设计了一种基于多波长近红外光谱的无创血红蛋白浓度检测方法。首先,基于Beer-Lambert定律建立了血红蛋白无创检测数学模型,并依据该模型设计了八波长近红外光电容积脉搏波(photoplethysmography, PPG)信号采集系统;然后,对采集的PPG信号进行降噪和滤除基线漂移等预处理,并根据建立的无创检测模型对特征信息进行提取与选择;最后,基于Stacking算法构建血红蛋白预测回归模型。通过对249例临床数据进行实验验证,得到无创检测模型的预测值与参考值的均方根误差为1.17 g/dL,相关系数为0.75。实验结果表明,本研究方法可有效实现血红蛋白浓度的无创检测。     

近红外透射法的葡萄糖水溶液的浓度测量和分析

葡萄糖浓度测量是无创检测人体血糖浓度的基础研究,具有重要的科学意义。本研究利用近红外光谱技术（NIRS）和回归定标方法相结合测定葡萄糖水溶液浓度。实验采用傅里叶光谱仪对葡萄糖溶液的近红外透射光谱进行采集,利用光谱数据建立回归模型,讨论偏最小二乘法（PLS ）校正模型中主因子数的确定方法,并对不同预处理方法对PLS模型建立影响进行了研究。采用Savitzky-Golay 卷积平滑对溶液样品吸光度光谱进行预处理,通过交叉验证方法求取预测残差平方和（PRESS）,葡萄糖溶液浓度预测值的最大相对误差限制在了8％以内。研究结果表明,近红外透射法用于葡萄糖水溶液浓度测量能够达到一定的测试精度,具有进一步的研究价值。     

协同训练算法在无创血糖检测中的应用

目的:在无创血糖检测方法的研究中,因无创生理参数相比血糖真值更易于获取,病理数据库中未用血糖真值标记样本的数量远大于有标记的样本,若能将未标记样本应用于传统有监督血糖预测模型的训练中,将有效扩充训练样本集并提高模型的泛化能力。 方法:在基于能量代谢守恒法的理论基础上,利用无创生理参数天然的多视图特性,将半监督学习算法应用于无创血糖的预测中,提出一种基于多视图协同训练与支持向量机技术的血糖预测算法。结果:经实验分析,在一定标记率下,基于协同训练的学习算法相比传统的有监督学习算法预测误差更小。说明未标记样本能够有效提升原始模型的泛化能力。 结论:协同训练的引入,充分利用了规模较大的未标记样本,提高了模型泛化能力,并减少了血糖样本采集中标记样本的工作量,为今后无创血糖算法的研究提供了新思路。     

基于近红外三波长检测葡萄糖水溶液浓度的两种预测模型比较

讨论了近红外三波长测定水溶液中葡萄糖浓度的建模方法,采用偏最小二乘回归建立预测模型,对预测集样品中的葡萄糖浓度进行预测,结果所得预测均方根误差(RMSEP)为17.08mg/dL,浓度预测值与参考值的相关系数为0.997,而采用吸光度差值比率法所得预测模型的RMSEP达到54.94mg/dL,相应的相关系数仅为0.949。结果表明偏最小二乘回归所建模型用于近红外三波长葡萄糖浓度的预测,所得预测误差较小,初步验证了系统的可行性。     

近红外透射法血糖无创检测光学子系统的构建与分析

研究血糖的无创检测技术,对于减轻糖尿病患者的检测痛苦,实现血糖浓度的实时监测具有重要意义。传统的光学方法大都需要利用光谱仪扫描样品光谱,虽获取的数据信息量大,但实验设备复杂,不便于实际推广。使用 1 300 和 1 550 nm两个特定波长的LED并结合光纤结构,构建基于近红外透射原理的血糖无创检测系统。通过对50个1 300 nm波长下光强数据、75个1 550 nm波长下光强数据以及30个空白对照实验数据进行总体分布的秩和检验,证明系统采集到的1 300和1 550 nm两波长下的近红外光强信号与空白对照信号具有显著差异性。同时,两组光强信号均符合正态分布,其中1 300 nm波长下光强信号实验样本值X~N(4.601,1139.2),1 550 nm波长下光强信号Y~N(4.446,1.078²)。研究表明,所构建的系统可有效检测含有血糖信息的近红外光强信号,为后续的数据处理和模型建立奠定基础。     

Noninvasive blood glucose monitoring: new technology using metabolic heat conformation method

Self-monitoring of blood glucose has become an essential aspect of management of patients with diabetes mellitus. Although several approaches for noninvasive blood glucose monitoring(NIGM) have been proposed including near infrared spectrophotometry. Body heat generated by glucose oxidation is based on the subtle balance of capillary glucose and oxygen supply to the cells. Hence, the blood glucose can be estimated by measuring the body heat and the oxygen supply. Development of the metabolic heat conformation (MHC) method consists of a sensor pickup and a calibration model. The calibration model incorporates mathematical procedures to process signals from the sensor pickup to final glucose value. The patients group was classified into clusters (calibration functions). Each subject patient was assigned to one of calibration functions. The assigned calibration function for the patient was later used for calculating the glucose values. Regression analysis involving 127 data points at random timing (109 data points from diabetic patients, 18 data points from non-diabetic patients) ranging 54mg/dl to 405mg/dl by the non-invasive method against the hexokinase photometric method for plasma as a reference method was performed. The correlation coefficient (r) was 0.91. Repeatability of the non-invasive method was measured for healthy fasting persons. The standard deviations were ranged from 5 to 6mg/dl around the concentration of 100mg/dl. These data provide preliminary evidence that the MHC method can be used to estimate blood glucose concentrations non-invasively.     

临床血糖检验中快速血糖仪与常规生化仪检验结果研究

目的探究临床血糖检验中快速血糖仪与常规生化仪检验结果。方法选取本院血糖检验者80例作为研究对象,随机分为研究组和参照组,每组40例。研究组用快速血糖仪检测,参照组用常规生化仪检验,观察两组血糖检查时间、检查费用以及血糖值,并进行统计学分析。结果研究组检查时间(0.59±0.34)min和检查费用(5.34±1.25)元均优于参照组,比较显示存在统计学差异(P0.05);研究组糖尿病者血糖值(6.78±1.23)mmol/L和非糖尿病血糖值(6.56±2.01)mmol/L检查结果与参照组(6.56±2.01、4.37±1.57)mmol/L比较显示无统计学差异(P0.05)。结论快速血糖仪与常规生化仪对人体血糖检查不存在统计学意义,但快速血糖仪在检查时间、费用等方面具有较大优势,值得临床医生推广应用。     

植入式实验动物血糖动态监测装置的设计

目的 设计、研制一种用于实验动物的全植入式血糖浓度检测系统,通过一次植入手术可获得实验动物自然状态下经无线方式传输的动态血糖监测数据.方法 监测系统包括植入体和体外接收端两部分.植入体尺寸设计为11.5 mm×16.0 mm×5.0 mm,不超过实验大鼠体积的1/10.以SOF-SENSOR植入式葡萄糖传感器及其外围三电极伏安测量电路为核心,采用锂电池和稳压芯片构建供电,测量数据通过CC2540低功耗蓝牙系统芯片无线传输至体外.植入体外层包裹医用硅胶材料,以保护电路和提高植入体生物相容性.结果 体外验证实验表明,本系统可在2～34 mmol/L范围较准确地测量葡萄糖浓度(r=0.996 7),平均标准误差为0.193 mmol/L,灵敏度为9.24 nM(mmol/L),能够满足设计要求.结论 植入式实验动物血糖动态监测装置体积小,适合植入.体外血糖测量验证实验表明本装置的血糖测量范围、准确性、灵敏度及标准误差等均能满足设计要求.此装置有望为糖尿病病理和药效学研究提供重要的技术支持.     

Fluctuations in fasting blood glucose and serum fructosamine in pregnant women monitored on successive antenatal visits

Abstract Fasting blood glucose (FBG) and serum fructosamine are simple and commonly used tests for monitoring diabetes mellitus. Unfortunately, both these parameters are associated with high error rates and therefore used with caution in high-risk populations. Setting high cut-off values for these parameters increases the sensitivity but at the cost of poor specificity (more false positives). Continued efforts have been made to evaluate the efficacy of FBG and fructosamine, singly or in combination, in avoiding a large number of unnecessary oral glucose tolerance tests (OGTT). Therefore, to better understand their time-course trends, we analysed FBG and c-fructosamine in 211 blood samples from 51 Saudi pregnant women during their multiple (≥3) antenatal visits. The mean±standard deviation of FBG and c-fructosamine were 5.22±1.07 and 2.22±0.25 mmol/l respectively with a significant correlation between their individual values. Using the FBG cut-off >5.3 mmol/l, 19 subjects were classified as hyperglycaemic; this frequency was reduced to 1 when a FBG cut-off of >7.0 mmol/l was used. Combined values of FBG (>5.3 mmol/l) and c-fructosamine (>2.5 mmol/l) filtered 6 highrisk subjects with a prediction of gestational diabetes mellitus (GDM). Analysis of variance revealed high withingroup variance for FBG. These fluctuations were also confirmed by higher coefficient of variations (CVs) for FBG (13.27%) as compared to c-fructosamine (5.49%). The CVs of FBG were not correlated with those of corresponding CVs of c-fructosamine (R=0.007, P=0.962), indicating that the fluctuations in FBG were independent of fluctuations in c-fructosamine. These findings clearly suggest that the paired values of FBG and c-fructosamine would be more advantageous than their individual values in filtering high-risk patients on whom OGTT should be performed.     

Identifying undiagnosed diabetes: cross-sectional survey of 3.6 million patients' electronic records.

BACKGROUND: Around 1% of the UK population has diabetes that is either undiagnosed or unrecorded on practice disease registers. AIM: To estimate the number of people in UK primary care databases with biochemical evidence of undiagnosed diabetes. To develop simple practice-based search techniques to support early recognition of diabetes. DESIGN OF STUDY: Cross-sectional survey of 3 630 296 electronic records. SETTING: Four hundred and eighty UK practices contributing to the QRESEARCH database. METHOD: Electronic searches to identify people with no diabetes diagnosis in one of two categories (A and B), using the most recently recorded blood glucose measurement: random blood glucose level >or=11.1 mmol/l or fasting blood glucose level >or=7.0 mmol/l (A); either a random or a fasting blood glucose level >or=7.0 mmol/l (B). An additional outcome measure was the proportion of the population with at least one blood glucose measurement in the record. RESULTS: The number (percentage) identified in category A was 3758 (0.10% of the total population); the number in category B was 32 785 (0.90%). Projected to a practice of 7000 patients, around eight patients have biochemical evidence of undiagnosed diabetes, and 68 have results suggesting the need for further follow-up. One-third of people aged over 40 years without diabetes have a blood glucose measurement in the past 2 years in their record. CONCLUSION: People with possible undiagnosed diabetes are readily identifiable in UK primary care databases through electronic searches using blood glucose data. People with borderline levels, who may benefit from interventions to reduce their risk of progression to diabetes, can also be identified using practice-based software.     

血糖检测方法的研究现状

掌握血糖的变化是了解糖尿病病情和评价治疗效果的重要途径。本文从有创、微创和无创三个方面对血糖检测方法及存在问题进行了陈述;从技术方面对目前的血糖仪进行分析,着重介绍了无创检测方式的原理及发展前景。虽然无创血糖检测方法很多,但目前仍然缺乏一种无创伤、连续、动态、准确、重复性良好的方法,使之能够广泛应用于家庭保健,并取代传统的有创血糖检测仪。有创、微创、无创血糖检测方法目前各有优劣,尚无法相互取代,而无创血糖检测是未来血糖检测技术发展的方向,有待于多学科的综合研究。     

Glucose tolerance in fish: Is the daily feeding time important?

Daily rhythms in glucose tolerance have been reported for several species of mammals, which seem to be linked to factors such as daily rhythms of insulin resistance and feeding habits. In this paper, we studied entrainment to a daily scheduled meal of blood glucose after carbohydrate intake (dextrin or glucose). After a meal containing dextrin, blood glucose showed different maximum concentrations (Cmax) and time to peak (Tmax) depending on mealtime, the greatest differences in Cmax being found 2 h after feeding. The highest Cmax (8.22 mmol/l) was obtained when mealtime was set in the middle of the light phase (ML), and the lowest Cmax (3.46 mmol/l) when goldfish were fed in the middle of the dark phase (MD). Cosinor analysis revealed a significant daily rhythm in dextrin tolerance with its acrophase around ML, amplitude of 1.99 mmol/l, and a mesor of 5.49 mmol/l. However, when the carbohydrate source in the meal was glucose, an inverse pattern was observed: higher blood glucose in goldfish fed at MD compared with ML (6.98 vs 4.32 mmol/l, respectively). Similar results were obtained when glucose was administered intraperitoneally, with higher values at MD than at ML (13.82 vs 9.54 mmol/l, respectively). Finally, no differences in amylase activity were observed in the gut after dextrin load at ML and MD (522 vs 446 U/mg protein), discarding the effect of digestive factors in the daily rhythm of tolerance. In conclusion, our results described for the first time a daily rhythm in tolerance to carbohydrate in a teleost fish, highlighting the impact of the time of day in glucose metabolism.     

麦邦数据远程传输型血糖仪临床测量准确性的评价研究

目的 评价麦邦数据远程传输型血糖仪监测院外糖尿病患者血糖水平的准确性,为麦邦数据远程传输型血糖仪的临床使用提供数据参考。方法 应用等效性临床试验研究设计,按照纳入排除标准选取广州市天河区已诊断为糖尿病的患者,共计210例,采用麦邦数据远程传输型血糖仪和我院内分泌科所使用的美国雅培辅理善越佳型血糖仪,分别测量受试者指端血的血糖浓度,并与静脉血生化血糖值进行比较,分别计算两种血糖仪的测量结果与生化仪血糖值的相关系数和测量偏倚。上述的血糖检测控制在20 min内全部完成。结果 两种便携式血糖仪与全自动生化仪所测结果的相关系数分别为r=0.98、0.97,相关性均较好,且呈线性相关;两种血糖仪与生化仪测量值差值95%的置信区间均在标准等效区间（-0.83,0.83）mmol/L内,均满足临床等效性要求;麦邦数据远程传输型血糖仪95.28%的数据在临床可接受范围内,高于国家标准的要求,而雅培辅理善越佳型血糖仪低于此标准;各组检测结果之间差异虽无统计学意义（P＞0.05）,但两种血糖仪检测的结果均高于生化仪检测的结果。结论 通过等效性分析,麦邦数据远程传输型血糖仪可以用于临床血糖监测及个人血糖检测,但不能取代实验室血糖检测结果作为临床诊断标准;麦邦数据远程传输型血糖仪的数据传输功能,方便医生根据患者情况适时调整血糖控制方案,降低并发症的发生。     

广东地区12000例妊娠期糖尿病筛查结果

目的探讨广东地区50g葡萄糖负荷试验（GCT）筛查妊娠期糖尿病（GDM）的阈值、孕妇年龄对GDM发生的影响以及广东地区GDM的检出率。方法采用回顾性研究,对本院2005年1月至2007年12月全部孕妇实施50g葡萄糖负荷试验,异常者再行75g口服葡萄糖耐量（OGTT）实验,依据美国糖尿病资料小组（NDDG）的诊断标准诊断妊娠期糖尿病和糖耐量受损（IGT）。结果12000例孕妇GCT1h平均血糖水平为（7.37±1.75）mmol/L;以7.80mmol/L为切点,GCT血糖异常率为35.3%;IGT的检出率为6.9%,GDM的检出率为5.4%。GCT1h血糖≥11.1mmol/L者中,GDM的发生率为74.7%（195/261）,其中36.8%（96/261）根据空腹血糖水平可以作出诊断。24岁以下孕妇GDM的发生率为0.83%,显著低于年龄≥24岁的孕妇,GCT的异常率和IGT及GDM的发生率随年龄的增加呈上升趋势。196例GCT1h血糖〈7.8mmol/L存在高危因素的孕妇复行GCT和OGTT后,诊断为IGT和GDM的患者分别为23、17例,分别占总检出率的2.8%（23/824）和2.6%（17/648）。结论广东地区GCT筛查GDM以7.80mmol/L为切点是合理的,但1次GCT1h血糖正常的高危孕妇,复行GCT及OGTT是有必要的;GCT≥11.1mmol/L,仍有部分孕妇必须通过OGTT才能确诊;孕妇年龄与GDM发生密切相关,应加强高龄孕妇血糖的监测及GDM管理。