使用光學(xué)傳感技術(shù)評估血糖水平是監(jiān)測糖尿病患者的一種有前途的技術(shù)路徑，可能會成為侵入性血液采樣技術(shù)的替代方案。最近的非侵入性光學(xué)傳感案例包括在終端設(shè)備中集成共焦拉曼光譜儀，當(dāng)糖尿病患者用拇指觸摸設(shè)備時測量血糖，然后利用人工智能（AI）計算出結(jié)果。

濱松光子（Hamamatsu Photonics）的一個研究項目現(xiàn)已設(shè)計出一種使用近紅外照明來進行人體血糖測定的設(shè)備。濱松還開發(fā)了一種新的方法，可以通過光電體積描記法（PPG）和血紅蛋白分析來推斷血液中的葡萄糖含量，而不是解決僅通過光吸收來測量血液中的葡萄糖所涉及的困難。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，近期，這項研究論文以“Non-invasive blood glucose estimation method based on the phase delay between oxy- and deoxyhemoglobin using visible and near-infrared spectroscopy”為題，發(fā)表在《生物醫(yī)學(xué)光學(xué)雜志（Journal of Biomedical Optics）》上。濱松團隊在其發(fā)表的論文中評論道：“目前還沒有可供日常使用的實用無創(chuàng)血糖監(jiān)測設(shè)備。為了解決這個問題，使用可見光和近紅外光對PPG數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘，發(fā)現(xiàn)脫氧血紅蛋白相對于氧合血紅蛋白的相位延遲與血糖水平之間存在高度相關(guān)性。該研究成果可以為將人體血糖測量功能集成到商用智能手機和智能手表提供更簡單的方案。”

這種光學(xué)現(xiàn)象，即“氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白信號的低頻和振蕩分量之間的異步性”，可以用作無創(chuàng)血糖測量的新指標(biāo)，利用實用且低成本的可見光/近紅外光譜，而不是更昂貴的中紅外光譜。此外，它還應(yīng)該從根本上降低對環(huán)境因素干擾的敏感性。

為了驗證其理論，濱松團隊首先使用商用智能手表中的近紅外傳感器來測量受試者飲用不同飲料后的血糖情況。然后使用帶有高亮度LED的定制智能手機支架進行了類似的實驗。

（a）智能手表實驗單元的后視圖；（b）使用智能手表進行指尖血糖測量的示意圖。

（a）基于智能手機攝像頭的血糖監(jiān)測裝置原型；（b）血糖監(jiān)測裝置原型內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

基于智能手機攝像頭的血糖監(jiān)測裝置原型的測試設(shè)置

對光學(xué)數(shù)據(jù)的分析表明，相位延遲的變化與商用連續(xù)血糖監(jiān)測儀（CGM）測量的血糖水平的變化密切相關(guān)，證實了涉及氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的代謝指標(biāo)確實與人體血糖水平密切相關(guān)。

下一步將包括對糖尿病患者進行臨床測試，以確認(rèn)代謝指標(biāo)在現(xiàn)實世界中的適用性，但濱松團隊相信，與其它無創(chuàng)技術(shù)相比，例如使用中紅外光譜或拉曼光譜的血糖監(jiān)測方法，其技術(shù)已經(jīng)表明血糖監(jiān)測變得更便宜、更節(jié)能、更簡單。

濱松Tomoya Nakazawa評論道：“我們的血糖監(jiān)測方法可能成為未來便攜式、易于使用的終端設(shè)備的強大工具。”

審核編輯：劉清