学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

散射介质中葡萄糖的等漫反射波长的存在特性及应用

作　者: 贾浩
导　师: 徐可欣
学　校: 天津大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 无创血糖检测近红外光谱等漫反射波长偏最小二乘建模
分类号: R446.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 0次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

人体无创血糖检测无痛便捷，可实现连续监测，对于提高糖尿病患者的生活质量和减少并发症的发生具有重要意义。为消除近红外无创血糖测量中漂移等干扰因素影响，课题组提出基于基准波长的光谱修正方法，并发现纯吸收介质（葡萄糖水溶液）中存在吸光度不随葡萄糖浓度变化而变化的等吸收波长。本文在前期研究的基础上，系统地探究了不同散射介质中，不同径向检测距离下，葡萄糖的等漫反射波长（即散射介质中葡萄糖的基准波长）的存在特性、影响因素及应用，为实现浮动基准法无创血糖检测技术在多波长、多径向检测距离下的应用提供依据。首先，本文分别通过理论推导、蒙特卡洛模拟及仿体实验系统地证明了在1100nm-1400nm范围内，不同散射介质中，不同径向检测距离下，均存在葡萄糖的等漫反射波长，且该波长随径向检测距离变化成曲线分布。通过蒙特卡洛模拟探究了组织光学参数对葡萄糖的等漫反射波长存在特性的影响，发现1135nm、1185nm、1300nm和1370nm附近存在对吸收系数变化不显著的葡萄糖等漫反射波长。散射系数对葡萄糖等漫反射波长存在曲线的影响表现为沿径向检测距离方向的近似平行。同时，蒙特卡洛模拟及仿体实验证明了在1140nm-1150nm、1190nm-1200nm、1300nm-1310nm附近存在受系统信噪比水平影响不显著的葡萄糖等漫反射波长，得出等漫反射波长的最优化选择。其次，本文提出了应用葡萄糖等漫反射波长的光谱修正方法。仿体实验证明，5%intralipid散射介质中，以1300nm附近作为最优化葡萄糖的等漫反射波长对2.1mm-2.9mm径向检测距离范围内的原始光谱均具有修正效果。偏最小二乘建模结果表明应用葡萄糖等漫反射波长光谱修正方法，相比传统扣背景法，能够显著消除测量过程中漂移等干扰因素的影响。同一天建模实验中，校正均方差与预测均方差可分别减少52.3%和54.0%。多天建模实验中，校正均方差与预测均方差分别减少26.1%和31.4%，且预测模型的线性相关系数均达到0.99。该研究提高了散射介质中葡萄糖浓度的预测精度，有望提升浮动基准法无创血糖检测技术在多波长、多径向检测距离下的应用性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-17
  1.1. 无创血糖检测的意义  8-9
  1.2. 无创血糖检测的进展  9-13
    1.2.1. 无创血糖检测仪器开发进展  10
    1.2.2. 无创血糖检测专利申请现状  10-12
    1.2.3. 无创血糖检测国内外科研团队  12-13
  1.3. 近红外无创血糖检测中的技术难题与浮动基准测量方法的研究  13-15
  1.4. 论文内容及结构  15-17
第二章散射介质中葡萄糖等漫反射波长的存在特性的理论研究  17-22
  2.1. 纯吸收介质中葡萄糖等吸收波长的存在特性  17-18
  2.2. 散射介质中葡萄糖等漫反射波长的存在特性的理论研究  18-21
  2.3. 本章小结  21-22
第三章散射介质中葡萄糖等漫反射波长的存在特性的模拟研究  22-33
  3.1. 蒙特卡洛模拟方法  22-24
  3.2. 散射介质中葡萄糖等漫反射波长的存在特性的蒙特卡洛模拟  24-25
  3.3. 组织光学参数对葡萄糖等漫反射波长的存在特性的影响  25-30
    3.3.1. 吸收系数对葡萄糖等漫反射波长的存在特性的影响  26-27
    3.3.2. 散射系数对葡萄糖等漫反射波长的存在特性的影响  27-28
    3.3.3. 不同散射介质中葡萄糖等漫反射波长的存在特性  28-30
  3.4. 系统信噪比对葡萄糖等漫射波长的测量的影响  30-31
  3.5. 本章小结  31-33
第四章散射介质中葡萄糖等漫反射波长的存在特性的仿体实验  33-55
  4.1. 实验系统  33-39
    4.1.1. 系统结构设计  33-34
    4.1.2. 系统改进  34-39
  4.2. 实验系统性能评价  39-49
    4.2.1. 光路系统评价  39-41
    4.2.2. 机械系统评价  41-48
    4.2.3. 系统信噪比与重复性  48-49
  4.3. 散射介质中葡萄糖等漫反射波长的存在特性的仿体实验  49-52
  4.4. 不同散射介质中葡萄糖等漫反射波长的存在特性  52-53
  4.5. 系统信噪比对葡萄糖等漫反射波长的测量的影响  53
  4.6. 本章小结  53-55
第五章散射介质中葡萄糖等漫反射波长的应用  55-63
  5.1. 基于散射介质中葡萄糖等漫反射波长的光谱修正方法  55-56
  5.2. 应用散射介质中葡萄糖等漫反射波长进行光谱修正  56-58
    5.2.1. 基于葡萄糖等漫反射波长方法的光谱修正效果  56-57
    5.2.2. 葡萄糖等漫反射波长方法的修正范围  57
    5.2.3. 葡萄糖等漫反射波长的最优化选取  57-58
  5.3. 散射介质中葡萄糖浓度的建模预测  58-61
    5.3.1. 偏最小二乘建模方法  58-59
    5.3.2. 散射介质中葡萄糖浓度的建模预测  59-61
  5.4. 本章小结  61-63
第六章总结与展望  63-67
  6.1. 主要研究内容及结论  63-65
  6.2. 未来研究计划  65-67
参考文献  67-71
发表论文和科研情况说明  71-72
致谢  72

散射介质中葡萄糖的等漫反射波长的存在特性及应用

内容摘要

全文目录

相似论文