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摘要
在基于近红外光谱法的无创血糖测量领域，受人体皮肤状态波动的影响，血糖预测模型无法长时间使用，极大地限制了该方法在临床上的应用。皮肤血流灌注是与人体生理状态密切相关的参数，直接影响着皮肤中水分的流动，它还难以像温度、压力那样借助外部手段进行控制。在皮肤光谱的测量中，血流灌注会通过水分的迁移间接影响真皮层的厚度，并使得光谱产生较大变化。借助蒙特卡洛模拟方法仿真了在1 000～1 700 nm波段真皮层厚度变化±30μm时三层皮肤的漫反射光强、光子穿透深度与平均光程，研究了真皮层厚度变化后的光谱变化规律。对两个光源-探测器距离下的衰减度进行差分，用于消除真皮层厚度变化的影响，对1 000～1 700 nm的波长均给出了适宜的差分测量距离。发现1 200 nm波长附近，当真皮层厚度变化时，漫反射衰减度在每个测量距离下的变化都非常小，因此是较适宜的测量波长。而对于水的吸收峰1 450 nm附近的波长而言，漫反射衰减度随着光源-探测器距离的增加而变大，且在一定范围内急剧变化；因此，应避免选择这些光源-探测器距离。对于常用的血糖测量波长1 200、 1 300及1 600 nm波长而言，光源-探测器距离可选在小于0.1 cm或大于0.4 cm的范围，此处漫反射衰减度变化随着光源-探测器距离变化较缓慢，采用差分处理可较好地消除真皮层厚度变化对光谱的影响。考虑到不同光源-探测器距离下对应的真皮层光子百分比不同，可选择主要对应于真皮层的光源-探测器距离，该工作采取80%真皮光子百分比为界限。综上，综合现有仪器能达到的测量精度水平，对于1 200、 1 300和1 600 nm波长，可选择0.03～0.1 cm范围内的两个光源-探测器距离进行差分测量，可以较好地抑制真皮层厚度变化的影响，从而有效减小皮肤血流灌注变动的影响。
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单位天津大学; 精密测试技术及仪器国家重点实验室
