[发明专利]应用于血糖检测的皮肤区域定位装置、方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及血糖浓度测量领域，特别是涉及一种应用于血糖检测的皮肤区域定位装置、方法及其系统。

背景技术

糖尿病是中老年人群的多发病，随着人们生活水平的提高，糖尿病的发病率也日益上升，世界卫生组织将糖尿病、肿瘤和心脑血管病一起列为世界范围内的三大难症。寻找一种血糖浓度检测的方法对于糖尿病的预防和治疗有非常重大的意义。目前血糖浓度检测方法应用最广泛的是有创测量。有创检测主要应用的方法是依靠电化学方法对病人指血进行检测得到病人的血糖浓度值。该方法能够实现对某一时刻的血糖浓度值检测，但是同样也存在一些缺点。比如，抽取指血比较痛苦、测量血糖浓度需要耗材等。另外还有一些微创检测方法，微创检测方法主要是通过检测从皮肤抽取的组织液检测血糖浓度，该方法可减轻病人的痛苦，但同样对病人造成了一定的创伤。综上所述，无创检测血糖浓度的装置和相应方法是很有意义的。

研究表明，利用光学方法可以检测出从皮肤反射回来的光的强度与皮肤组织的散射系数的对应关系，而皮肤组织的散射系数与生物组织内部血糖浓度值密切相关。以下单次散射光强度公式能够近似描述从皮肤反射回来的光的强度与皮肤组织的散射系数的对应关系：

I_R＝I_oexp[-(μ_a+μ_s)L]

其中I_R为从皮肤反射回的光强，I_o为投射到皮肤的光强，μ_a为皮肤组织的吸收系数，μ_s为皮肤组织的散射系数，L为光穿透皮肤的总光程。从上式可以看出，从皮肤反射回来的光的强度是以散射系数和吸收系数的指数衰减。

在皮肤组织中，体液的折射率与细胞器的折射率存在差异。这个差异会造成皮肤组织对光的散射现象。葡萄糖是体液的一个主要的组成部分，当血糖浓度发生变化时，体液的折射率也会随之变化，这会导致组织散射系数发生变化。在近红外波段，葡萄糖引起的散射系数变化要比吸收系数的变化大得多，因此血糖浓度的变化主要是引起皮肤组织散射系数的变化而不是吸收系数的变化。由此可见，光学检测皮肤组织散射系数可以作为无创血糖检测的一个重要的手段。

皮肤组织从组织结构上看，包含很多的汗腺、油脂腺和血管，这些组织结构对于红外光的吸收非常强，因此在使用OCT（Optical Coherence Tomography，光学相干层析技术）采集与皮肤组织相关的数据时，在这些组织结构区域信号会非常弱或者消失。在使用光学方法进行血糖浓度值检测时，需要考虑这些强吸收组织部分对整个信号的对血糖检测精度的影响。可以看出，保证OCT无创血糖检测过程中探测皮肤组织位置保持不变能够有效地减小组织内部结构的随机变化对OCT信号的影响，从而提高血糖浓度值检测的精度和稳定性。

另外，在OCT无创血糖检测过程中，人体的移动会造成被检测皮肤区域的位置发生变化。例如，长时间血糖检测过程中，由于人体本身的轻微移动使得OCT测量探头与被测的特定皮肤区域发生相对位置移动，此种相对位置的移动包括在垂直皮肤表面方向的高低位置变化，以及在皮肤表面的前后及左右方向的相对位置变化。这些相对位置的移动会使得检测皮肤区域内的组织结构发生变化，从而导致相应的光学参数发生变化，最终导致无创血糖检测的测量值出现误差。

针对皮肤组织内部结构随机分布的问题，现阶段普遍采用的方式是使用OCT三维数据在水平方向上平均得到皮肤组织在深度方向上的一维信号，再通过一维信号获得皮肤组织内部的散射系数。虽然平均操作能够有效地消除皮肤组织结构的随机特性影响，但是当用于血糖检测的皮肤区域不在同一个位置时，一维信号同样存在很大的差异，这会严重影响到血糖浓度检测的精度和稳定性。为了保证在OCT无创血糖浓度值检测过程中被测皮肤区域保持不变，有研究者在OCT测量探头前部安装一个圆盘与皮肤接触，并施加一定的压力把OCT测量探头固定于皮肤。虽然这种装置可以保持OCT测量探头与皮肤之间保持固定，但是由于要对被检测皮肤区域施加一定的压力保证皮肤与OCT测量探头位置保持不变，这也会改变皮肤组织内部结构特征，同时也会影响到待测皮肤区域局部的微循环，进一步会影响到最终的血糖浓度检测精度和稳定性。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高血糖浓度检测的精度和稳定性的应用于血糖检测的皮肤区域定位装置、方法及其系统。