论文部分内容阅读
摘 要：当前，人体血液参数无创检测技术正处于飞速发展阶段，基于光子的检测方法相对较多，而近年来血流控制下时间门的人体血液参数无创检测快速发展，逐渐接近临床血液成分及参数检测的精确度要求。为此，本次研究对该技术的人体血液参数无创检测发展现状进行了分析，并总结了该检测方法的人体血液参数无创检测的基本原理与方法，探讨了该技术的光谱选择，旨在促进人体血液成分无创检测技术不断成熟与发展。
关键词：时间分辨透射测量；人体血液参数；血流控制；拉普拉斯变换
随着医疗检验及诊断技术的不断发展，临床医生及患者对于无创检验的需求也逐渐提高，迫切的需要同一种人体血液成分无创伤检测方法替代传统有创检验，并进一步降低患者痛苦、医源性感染等风险，提升医疗服务安全性。近年来，世界各国学者参与了人体血液相关无创检测技术的研究，经过各种技术方案的研究和甄选，各国医学诊断专家普遍认为利用光能量技术提取光学信息是最为理想的检测方法，而这一技术与最新的时间门技术、拉普拉斯变换技术的结合，使得光信息提取更为易控、易得，可以有效测定人体血液中特定成分的浓度，血液参数获取准确性大大提升。
一、人体血液参数无创检测的基本原理与发展现状
当前，人体血液成分检测主要依赖有创的、侵入性的检测方法，虽然该检测模式检查方便、技术成熟，但是存在有创的各类风险，因而对于某些患者并不适用或加重了并发症的风险，故医疗诊断领域开始广泛开始无创人体血液成分研究。近年来，光子辅助检测人体血液成分发展较快，并出现了相对成熟的产品，如ORSense公司，在2006～2008年期间研制了血糖无损精确测量仪器，通过光子投射与反射实现了无创伤测量，该仪器已经得到欧洲CE认可及认证。
二、人体血液参数无创检测的基本原理与方法
当前，无创伤测量检测准确性、灵敏性不够理想，而光子早期到达量是影响检测效果的重要因素，需要从光子早期到达方面探讨测量人体血液参数准确性的提升方法。血糖无损精确测量仪作为相对成熟的检测技术，其采用了血流控制下时间门的无创检测技术。血糖无损精确测量仪采用动力双波长时间分辨透射测量，将时间门技术和拉普拉斯变换方法有机的结合起来，而目前多数无创血液成分测量均基于此方法，其基本原理为创造血流受阻条件，然后透射光子，早期到达的光子符合检测条件时，p>0，然后开始测量人体血液的各类参数。
当前，多数无创检测技术都在正常血流状态下进行，但是受流动介质的影响，光子到达及返回都受到一定影响，测量信号受到脉动信号的严重影响，故检测准确性较高。通过血流控制下时间门的短时间控制，模拟一个诱导血红细胞的聚集时段，该时段内人体受测部分血液压力停止，红细胞集聚后血液散射系数大大降低，早期到达的光子量显著增强，透射信号量增强8～12倍以上，信噪比相对较小，测量准确性显著降低。当前，最新的时间门技术可以模拟出受测部分血液暂时停止的状态，而拉普拉斯变换技术可模拟压力停止状态，两种条件的结合创造了相对理想的检测环境，此时尽快释放光波，光子几乎不受脉动情况影响，血流诱导的透射信号可迅速反射，获得满意的光能量型号。血流控制下时间门的人体血液参数无创检测中，需要采用双波长入射下的时间分辨透射信号，通过拉普拉斯变换技术选择性手增加特定血液成分浓度条件，然后特异性测量该成分的浓度，增强特定的血流诱导透射信号。拉普拉斯变换方法利用血流诱导受测部分压力停止作用，使得无创伤测量准确性大大提升，虽然尚低于常规血常规及其他全自动生化检测准确性，但是其无创的效果临床应用价值较高。
三、人体血液参数无创检测技术的光谱选择
光的波长而不同能量不同，其穿透人体组织和反射能力也不同，必须选择透皮、透过肌肉组织及其他组织能力较强的波长。红外光谱是临床应用作为广泛的光波长范围，在红外线/远红外线治疗技术中，均已证实两者透过皮肤、肌肉的能力较高，可达组织深层，穿透深度在3～5cm之间，已经可以基本满足深层组织中血管透射的需要，为此红外光谱和中（远）红外光谱是人体血液参数无创检测技术的首选方式。此外，红外光谱和中（远）红外光谱直接作用于人体，几乎无明显组织损伤能力，副作用较小，虽然红外/中（远）红外光谱会产出局部热效应，但是考虑到檢测时间较短，临床应用相对可靠安全性。国外临床研究发现，血流控制下时间门的人体血液参数无创检测应用红外/中（远）红外光谱检测，检测灵敏性、可靠性相对较好。红外/中（远）红外光谱检测受检测部位限制较小，目前可知耳垂、人体四肢、指腹、指尖、头部、前额等位置应用红外/中（远）红外光谱检测，获取光信息效果较好。
人体血液参数无创检测技术对于血液和组织液等不同检测介质的要求不同，因而近年来在红外光谱基础上，增加了拉曼光谱、光声光谱、光散射、毫米波检测等，可以适应眼、房水、汗水、人体积液等不同介质的穿透与反射需求。但是这类光的穿透能力较弱，故适用于人体表浅组织血管的检测，如眼球、耳垂、面部皮下等，实现了体组织直接检测。为进一步提高光信息的重现性、灵敏度，颜色法和偏振光旋光等光波类型也应用于无创检测中，可根据个体及检测位置灵活调整检测波长及指标。
四、结束语
事实上，多数无创伤检测获得的光信息数据在灵敏度、准确性、个体适应性方面，与有创检测差距较大，尚不能直接应用于临床治疗，但是可为临床诊疗提供大体的方向，具有一定应用价值。血流控制下时间门的人体血液参数无创检测技术进一步提升了无创检测准确性，但是其检测结果仅相当于微创伤检测，多数条件下低于微创伤检测，但是其为人体血液参数无创开辟了新的发展途径，未来应进一步完善该检测技术，使其灵敏性与准确性与临床诊疗要求真正相符，减少医学检验的痛苦和风险。
参考文献：
[1]吴金鹏，孙美秀，康美玲，李刚，李迎新.血流控制下时间门的人体血液参数无创检测研究[J].光谱学与光谱分析.2013（09）.
[2]林凌，李刚.人体血液成分无创测量取得突破，即将进入实用[J].中国医疗器械信息.2009（08）.
[3]王会清，骆清铭.人体血糖微创和无创伤快速检测方法[J].现代仪器.2006（06）.
关键词：时间分辨透射测量；人体血液参数；血流控制；拉普拉斯变换
随着医疗检验及诊断技术的不断发展，临床医生及患者对于无创检验的需求也逐渐提高，迫切的需要同一种人体血液成分无创伤检测方法替代传统有创检验，并进一步降低患者痛苦、医源性感染等风险，提升医疗服务安全性。近年来，世界各国学者参与了人体血液相关无创检测技术的研究，经过各种技术方案的研究和甄选，各国医学诊断专家普遍认为利用光能量技术提取光学信息是最为理想的检测方法，而这一技术与最新的时间门技术、拉普拉斯变换技术的结合，使得光信息提取更为易控、易得，可以有效测定人体血液中特定成分的浓度，血液参数获取准确性大大提升。
一、人体血液参数无创检测的基本原理与发展现状
当前，人体血液成分检测主要依赖有创的、侵入性的检测方法，虽然该检测模式检查方便、技术成熟，但是存在有创的各类风险，因而对于某些患者并不适用或加重了并发症的风险，故医疗诊断领域开始广泛开始无创人体血液成分研究。近年来，光子辅助检测人体血液成分发展较快，并出现了相对成熟的产品，如ORSense公司，在2006～2008年期间研制了血糖无损精确测量仪器，通过光子投射与反射实现了无创伤测量，该仪器已经得到欧洲CE认可及认证。
二、人体血液参数无创检测的基本原理与方法
当前，无创伤测量检测准确性、灵敏性不够理想，而光子早期到达量是影响检测效果的重要因素，需要从光子早期到达方面探讨测量人体血液参数准确性的提升方法。血糖无损精确测量仪作为相对成熟的检测技术，其采用了血流控制下时间门的无创检测技术。血糖无损精确测量仪采用动力双波长时间分辨透射测量，将时间门技术和拉普拉斯变换方法有机的结合起来，而目前多数无创血液成分测量均基于此方法，其基本原理为创造血流受阻条件，然后透射光子，早期到达的光子符合检测条件时，p>0，然后开始测量人体血液的各类参数。
当前，多数无创检测技术都在正常血流状态下进行，但是受流动介质的影响，光子到达及返回都受到一定影响，测量信号受到脉动信号的严重影响，故检测准确性较高。通过血流控制下时间门的短时间控制，模拟一个诱导血红细胞的聚集时段，该时段内人体受测部分血液压力停止，红细胞集聚后血液散射系数大大降低，早期到达的光子量显著增强，透射信号量增强8～12倍以上，信噪比相对较小，测量准确性显著降低。当前，最新的时间门技术可以模拟出受测部分血液暂时停止的状态，而拉普拉斯变换技术可模拟压力停止状态，两种条件的结合创造了相对理想的检测环境，此时尽快释放光波，光子几乎不受脉动情况影响，血流诱导的透射信号可迅速反射，获得满意的光能量型号。血流控制下时间门的人体血液参数无创检测中，需要采用双波长入射下的时间分辨透射信号，通过拉普拉斯变换技术选择性手增加特定血液成分浓度条件，然后特异性测量该成分的浓度，增强特定的血流诱导透射信号。拉普拉斯变换方法利用血流诱导受测部分压力停止作用，使得无创伤测量准确性大大提升，虽然尚低于常规血常规及其他全自动生化检测准确性，但是其无创的效果临床应用价值较高。
三、人体血液参数无创检测技术的光谱选择
光的波长而不同能量不同，其穿透人体组织和反射能力也不同，必须选择透皮、透过肌肉组织及其他组织能力较强的波长。红外光谱是临床应用作为广泛的光波长范围，在红外线/远红外线治疗技术中，均已证实两者透过皮肤、肌肉的能力较高，可达组织深层，穿透深度在3～5cm之间，已经可以基本满足深层组织中血管透射的需要，为此红外光谱和中（远）红外光谱是人体血液参数无创检测技术的首选方式。此外，红外光谱和中（远）红外光谱直接作用于人体，几乎无明显组织损伤能力，副作用较小，虽然红外/中（远）红外光谱会产出局部热效应，但是考虑到檢测时间较短，临床应用相对可靠安全性。国外临床研究发现，血流控制下时间门的人体血液参数无创检测应用红外/中（远）红外光谱检测，检测灵敏性、可靠性相对较好。红外/中（远）红外光谱检测受检测部位限制较小，目前可知耳垂、人体四肢、指腹、指尖、头部、前额等位置应用红外/中（远）红外光谱检测，获取光信息效果较好。
人体血液参数无创检测技术对于血液和组织液等不同检测介质的要求不同，因而近年来在红外光谱基础上，增加了拉曼光谱、光声光谱、光散射、毫米波检测等，可以适应眼、房水、汗水、人体积液等不同介质的穿透与反射需求。但是这类光的穿透能力较弱，故适用于人体表浅组织血管的检测，如眼球、耳垂、面部皮下等，实现了体组织直接检测。为进一步提高光信息的重现性、灵敏度，颜色法和偏振光旋光等光波类型也应用于无创检测中，可根据个体及检测位置灵活调整检测波长及指标。
四、结束语
事实上，多数无创伤检测获得的光信息数据在灵敏度、准确性、个体适应性方面，与有创检测差距较大，尚不能直接应用于临床治疗，但是可为临床诊疗提供大体的方向，具有一定应用价值。血流控制下时间门的人体血液参数无创检测技术进一步提升了无创检测准确性，但是其检测结果仅相当于微创伤检测，多数条件下低于微创伤检测，但是其为人体血液参数无创开辟了新的发展途径，未来应进一步完善该检测技术，使其灵敏性与准确性与临床诊疗要求真正相符，减少医学检验的痛苦和风险。
参考文献：
[1]吴金鹏，孙美秀，康美玲，李刚，李迎新.血流控制下时间门的人体血液参数无创检测研究[J].光谱学与光谱分析.2013（09）.
[2]林凌，李刚.人体血液成分无创测量取得突破，即将进入实用[J].中国医疗器械信息.2009（08）.
[3]王会清，骆清铭.人体血糖微创和无创伤快速检测方法[J].现代仪器.2006（06）.