[發明專利]人體血糖濃度無創檢測方法及其系統

有效

• 申請號: 201110167006.4
• 申請日: 2011-06-20
• 公開（公告）號: CN102349834A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 鄒波
• 申請（專利權）人: 深圳職業技術學院
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所 44248
• 代理人: 胡吉科;劉顯揚

1.一種人體血糖濃度無創檢測方法，其特征在于，其包括以下步驟：

步驟1：掃頻激光光源輸出紅外光波，其波數用K表示，通過檢測探頭照射人體皮膚，由皮膚組織返回的背向散射光通過所述檢測探頭被送至干涉儀；

步驟2：該干涉儀使背向散射光與參考光發生干涉，并在參考光路引入相位調制器，加入頻率為ω_C的余弦載波驅動電壓，使參考光的相位附加變化采用光電探測器測量干涉光的總強度I_T(K)，I_T(K)包含參考光的自相關強度、皮膚各層組織的背向散射光的自相關強度、各背向散射光之間的互相關強度，各背向散射光與參考光的互相關強度四項內容，第四項稱為皮膚各層組織的OCT信號；

步驟3：用A/D轉換器對以上的干涉光總強度信號I_T(K)，以采樣周期為T_S，進行時間離散化抽樣，得到其數字信號序列I^DIG_T(K)，并保存在信號處理單元；

步驟4：為了從干涉光總強度信號I^DIG_T(K)中分離出皮膚各層組織的OCT信號，把以上數字信號序列I^DIG_T(K)與頻率2ω_C的數字本振信號NCO1＝cos(2ω_CnT_S)做數字混頻，經FIR數字低通濾波器后，得到OCT數字信號的同相分量I^I_DIG_OCT(K)，再將信號序列I^DIG_T(K)與頻率ω_C的數字本振信號NCO2＝cos(ω_CnT_S)做數字混頻，經FIR數字低通濾波器后，得到OCT數字信號的正交分量I^Q_DIG_OCT(K)，其中n為正整數；

步驟5：取OCT信號的同相分量I^I_DIG_OCT(K)為復振幅實部，取OCT信號的正交分量I^Q_DIG_OCT(K)為復振幅虛部，重構與波數K相對應的OCT復振幅解析信號，即：

IDIGOCT(K)=II_DIGOCT(K)J2(MC)-jIQ_DIGOCT(K)J1(MC),]]>

J₁(M_C)，J₂(M_C)為1級和2級Bessel函數，

M_C為參考光相位調制深度，

其中j=-1;]]>

步驟6：當掃頻光源輸出光波的波數K由K₀到K_N以等間隔δK變化時，即K＝K₀+nδK，OCT復振幅解析信號I^DIG_OCT(K)由I^DIG_OCT(K₀)變到I^DIG_OCT(K_N)，得到一組波數K空間中的OCT復譜解析信號，將I^DIG_OCT(K)寫成序列信號形式I^DIG_OCT(nδK)，其中N為正整數，0≤n≤N；

步驟7：當掃頻光源輸出光波的波數K由K₀到K_N以等間隔δK變化時，以同步監測的方式，得到與波數K＝K₀+nδK相對應的光源輸出功率值P(nδK)，利用P(nδK)對以上OCT復譜解析信號I^DIG_OCT(nδK)做歸一化處理，得到波數K空間中歸一化的OCT復譜解析信號I^Norm_OCT(nδK)：

INormOCT(nδK)=IDIGOCT(nδK)P(nδK);]]>

步驟8：對以上歸一化的OCT復譜解析信號I^Norm_OCT(nδK)作離散的傅里葉逆變換IDFT，得到坐標Z空間的OCT信號U(Z)，Z沿光波入射方向，并將U(Z)寫成序列信號形式：U(nδZ)，Z＝Z₀+nδZ，U(nδZ)包含實部U_r(nδZ)和虛部U_i(nδZ)：

U(nδZ)=Ur(nδZ)+jUi(nδZ)]]>

=1N+1Σi=1NINomOCT(nδK)exp(2π*i*nN+1)]]>

Ur(nδZ)=1N+1Σi=0NINomOCT(nδK)cos(2π*i*nN+1)]]>

Ui(nδZ)=1N+1Σi=0NINomOCT(nδK)sin(2π*i*nN+1)]]>

其中Z₀為皮膚表面處的空間坐標，Z_N為光波抵達皮膚最深處的空間坐標；

步驟9：將坐標Z空間中的OCT信號U(nδZ)，按下式處理成指數形式：

|U(nδZ)|=U2r(nδZ)+U2i(nδZ)]]>

其中|U(nδZ)|和分別為OCT信號U(nδZ)的模和輻角，二者包含Z＝Z₀+nδZ對應的皮膚組織背向散射光的幅度和相位信息；

步驟10：通過對模做坐標Z的差商計算，找到背向散射光幅度突變點的位置，從而確定皮膚真皮層的空間坐標范圍，即確定真皮層的上界面、下界面的空間坐標；

步驟11：如果確定真皮層的上界面、下界面的空間坐標分別為Z＝Z₀+lδZ、Z＝Z₀+mδZ，N≥m≥l，m、l均為正整數，則真皮層上、下界面背向散射光的相位差按下式計算：

步驟12：由真皮層的上、下界面背向散射光的相位差，計算皮膚真皮層的平均折射率

其中為掃頻光源的平均波數，

步驟13：最后根據皮膚真皮層的平均折射率與血糖濃度Cg的相關性公式，計算出人體血糖濃度C_g：

n‾=1.348+1.17*10-6*Cg.]]>