血糖监测技术的研究与发展

第３Ｏ卷，第１Ｏ期　２　０　１　０年１　０月　光谱学与光谱分析　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ａｎｄ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｖｏ１．３０，Ｎｏ．１０，ｐｐ２７４４—２７４７　Ｏｃｔｏｂｅｒ。２０１０　

无创人体血糖检测光学方法的研究现状与发展　

李　刚，周　梅，吴红杰，林　凌　

天津大学，精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津３０００７２　

摘要糖尿病威胁着人类健康，血糖有创检测的弊端使无创检测方法成为糖尿病患者的迫切需求，无创　

血糖检测也因此成为国内外学术界研究的热点。但到目前为止还没有一种无创检测仪器有足够的精度能够　

应用于临床。文章中介绍了研究较多的光声光谱法、拉曼光谱法、荧光法、偏振光旋光法、光学相干层析成　

像法，近红外光谱法等光学光谱检测方法的原理、方法、特点以及当前国内外研究现状和进展。从中分析了　

限制血糖浓度无创检测应用于临床的技术难点问题及未来的研究方向，指出动态光谱方法是无创血糖测量　

中最有应用前景方法之一。　

关键词无创检测；糖尿病；血糖浓度；光谱检测；动态光谱　

中图分类号：０６５７．３　文献标识码：Ａ　Ｉ）ＯＩ：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—０５９３（２０１０）１０　２７４４　０４　

引　言　

糖尿病是当前较为普遍的一种内分泌疾病，主要特点是　

高血糖、糖尿。世界各国的糖尿病患者已达到１．５亿之多，　

现在我国糖尿病的发病状况同样较为严币，患者多达四千　

万。据世界卫生组织估计，到２０２５年全世界将有３亿糖尿病　患者。由此可见，预防和治疗糖尿病的意义重大。目前，治　

疗糖尿病主要通过对血糖浓度的频繁监测和相应量胰岛素注　

射来对血糖浓度紧密控制ｌ】ｊ，以防止并发症的产生。临床上　

通过从体内采血进行生化检测分析，属于有创检测。有创检　

测不仅给病人带来痛苦、感染的风险，而且也无法满足血糖　

值的实时长期监测。因此，无创血糖浓度的检测方法引起ｒ　人们极大的关注。然而到目前为止，还没有与有创方法检测　

中铁二局二处医院

快速血糖监测技术

血糖：血液中所含的葡萄糖

血糖测定：判断糖尿病病情和控制血糖情况的主要指标

血糖仪监测血糖的原理：通过测量血液中的葡萄糖与试纸中的葡萄糖氧化酶反应产生的电流量测量血糖。

采集末梢血：滴血式和吸血式

优点：较生化仪测量更快（30秒内）用血量更少（5微升以下）

血糖仪的特点：方便、快速、安全。

只适合日常检测，不能作为准确诊断糖尿病的工具，应进行及时校准和常规质控。

血糖值：

正常人：空腹：3.9～6.1mmol 餐后2小时：≤7.8mmol/l

糖尿病：空腹：≥7mmol/L 餐后2小时：≥11.1mmol/L

血糖危急值：

成人血糖低于3.9mmol/L 高于16.7mmol/L

择期手术者应把空腹血糖控制在7.8mmol／L以下，餐后两小时血糖控制在11.1mmol／L

急诊手术者随机血糖应控制在13.9mmol/L以下。

如空腹血糖＞10mmol/L、随机血糖＞13.9mmol/L或糖化血红蛋白（HbA1c）水平＞9%，应推迟非急诊手术。

眼科手术等一些精细手术对血糖要求更加严格，应控制在5.8～6.7mmol/L。

血糖异常：

1.生理性高血糖 可见于摄入高糖饮食或注射葡萄糖后，或精神紧张、交感神经兴奋，肾上腺分泌增加时。

生理性低血糖 饥饿或剧烈运动、注射胰岛素或口服降血糖药过量。

2. 病理性高血糖

⑴糖尿病：

⑵对抗胰岛素的激素分泌过多：如甲亢、肾上腺皮质功能及髓质功能亢进、腺垂体功能亢进、胰岛α-细胞瘤等。

⑶颅内压增高：颅内压增高（如颅外伤、颅内出血、脑膜炎等）刺激血糖中枢，出现高血糖。

⑷脱水引起的高血糖：如呕吐、腹泻和高热等也可使血糖轻度增高。

4. 病理性低血糖

⑴胰岛素分泌过多：由胰岛β细胞增生或胰岛β细胞瘤等引起。

⑵对抗胰岛素的激素分泌不足：如腺垂体功能减退、肾上腺皮质功能减退和甲状腺功能减退等。

⑶严重肝病患者：肝贮存糖原及糖异生功能低下，不能有效调节血糖。

血糖发展历程

血糖发展历程可以追溯到19世纪初。当时，人们开始认识到血糖是身体正常功能所必需的重要能源，从而引起了对血糖的研究兴趣。

在接下来的几十年里，科学家们不断努力，以了解血糖是如何被产生、调控和利用的。最早的研究着重于血糖在人体消化过程中的角色，以及胰岛素在血糖调节中的重要性。

到了20世纪中期，对血糖代谢的研究取得了重大突破。首先，胰岛素的发现和研究为了解血糖调节提供了重要的线索。胰岛素是一种由胰腺分泌的激素，它在血糖调节中起着至关重要的作用。

随着对胰岛素的进一步研究，人们逐渐了解到胰岛素与糖尿病之间的关系。糖尿病是一种慢性代谢紊乱疾病，主要特征是血糖水平异常升高。这一发现引起了广泛的兴趣和研究，人们开始努力寻找治疗糖尿病的方法。

在20世纪后半叶，胰岛素的合成和治疗糖尿病的方法取得了显著进展。科学家们成功地合成了胰岛素，并开始将其用于糖尿病治疗。这一突破为糖尿病患者提供了一种有效的治疗方法，极大地改善了他们的生活质量。

随着对糖尿病治疗的研究和实践的不断深入，人们也开始关注血糖监测技术的发展。最早的血糖监测方法是通过采集患者的血液样本并进行化学分析来获取血糖数据。然而，这种方法不仅痛苦，而且不方便。于是，科学家们开始致力于开发非侵入式的血糖监测技术。

近年来，随着生物传感器、无线通信和计算机技术的不断发展，血糖监测技术取得了巨大的突破。现在，人们可以选择使用无创的血糖监测设备，如穿戴式传感器和连续血糖监测仪，以检测和监控血糖水平。这些设备不仅方便患者使用，而且可以提供实时准确的血糖数据，帮助患者和医生更好地管理糖尿病。

总之，血糖发展历程经历了长期的研究和实践，从对血糖的基础认识到胰岛素的发现和合成，再到糖尿病治疗和血糖监测技术的不断进步。这些进展使得糖尿病患者能够更好地管理血糖，提高生活质量。

无创血糖监测技术的创新与挑战

血糖监测对于糖尿病患者的管理至关重要。传统的血糖监测方法往往需要通过刺破手指采血来获取血糖值，这不仅给患者带来了疼痛和不便，还可能因频繁采血导致感染等风险。因此，无创血糖监测技术的研发一直是医学领域的一个重要课题。近年来，随着科技的不断进步，无创血糖监测技术取得了显著的创新成果，但同时也面临着一系列的挑战。

无创血糖监测技术的创新主要体现在以下几个方面。

首先，光学技术的应用为无创血糖监测提供了新的途径。例如，近红外光谱技术通过检测人体组织对近红外光的吸收和散射，来分析血糖浓度。这种技术具有非侵入性、操作简便等优点。还有拉曼光谱技术，它能够通过检测分子的振动和转动信息来获取血糖水平，具有较高的准确性和特异性。

其次，生物传感器的发展也为无创血糖监测带来了突破。利用酶、抗体等生物分子与血糖的特异性反应，结合微流控和纳米技术，可以实现对血糖的实时监测。一些新型的生物传感器能够嵌入到可穿戴设备中，如智能手环、手表等，方便患者随时随地进行血糖监测。

再者，多模态融合技术的出现提高了无创血糖监测的可靠性。将多种监测技术，如光学、电学、生物传感器等相结合，通过数据融合和算法优化，能够更准确地获取血糖信息。 然而，无创血糖监测技术在发展过程中也面临着诸多挑战。

准确性和可靠性是无创血糖监测技术面临的首要难题。由于人体生理环境的复杂性，以及个体差异的存在，导致无创监测的结果容易受到多种因素的干扰，如皮肤厚度、水分含量、体温变化等。如何提高监测的准确性和稳定性，使其能够与传统的有创监测方法相媲美，是目前需要解决的关键问题。

技术成本也是制约无创血糖监测技术广泛应用的一个因素。研发和生产高精度的无创血糖监测设备需要投入大量的资金和资源，导致产品价格较高，增加了患者的使用负担。如何降低技术成本，实现大规模生产和普及，是无创血糖监测技术走向市场的重要挑战。

此外，相关法规和标准的不完善也给无创血糖监测技术的推广带来了一定的困难。由于无创血糖监测属于新兴技术，目前缺乏统一的标准和规范，对于产品的性能评估、安全性验证等方面还存在诸多不确定性。这不仅影响了企业的研发和生产，也让患者在选择产品时感到困惑。