无创血糖测量方法综述

无创血糖测量方法综述

严文 刘魁 ( 等同第一作者 )

国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心 湖北省武汉市 430075

摘要：糖尿病是一种常见的慢性代谢疾病，与心血管病、癌症并称为人类健康的三大杀手，严重威胁着人类的健康。糖尿病人自身缺乏对血糖的调节能力，体内的葡萄糖水平易处于正常范围之外。易导致感染、心脑血管病变、肾衰竭、失明等并发症的产生，因此测量体内血糖浓度对监测糖尿病的病情及发展有着重要的意义。

常规的血糖测量手段需要从静脉(抽血)或者从毛细管(通过针刺患者手指指尖处)取血后，再用血糖分析仪进行测定。这类方法不仅给病人带来疼痛、存在感染的危险、需要试剂等消耗品，不利于频繁检测。

本文介绍现行无创血糖测量方法，梳理了常见的无创血糖测量方法。

关键词：无创；血糖测量

1引言

糖尿病是一种常见的慢性代谢疾病，与心血管病、癌症并称为人类健康的三大杀手，严重威胁着人类的健康。我国是糖尿病患病率增长速度最快的国家之一，糖尿病患病率高达 10%，此外，我国另有 16%的人已处在糖尿病患病前期。

由于糖尿病人自身缺乏对血糖的调节能力，体内的葡萄糖水平易处于正常范围之外。易导致感染、心脑血管病变、肾衰竭、失明等并发症的产生。

常规的血糖测量手段需要从静脉(抽血)或者从毛细管(通过针刺患者手指指尖处)取血后，再用血糖分析仪进行测定。这类方法不仅给病人带来疼痛、存在感染的危险、需要试剂等消耗品，关键不适合用于频繁测量。人们企盼一种准确、无创、简便、快速的方法实现血糖水平的测量，以克服常规测量方法存在的不足。

无创血糖测量技术有望从根本上改善全球数亿的糖尿病患者的生活质量，有效降低日常血糖测量所带来的经济负担。另外，无创血糖测量技术还可用于重症病房内患者的血糖监控、与血糖代谢异常有关疾病患者的快速筛查、低成本获取全民健康资料等领域，具有非重要的社会和现实意义。

2无创血糖测量方法分类

与常规有创血糖测量方法相比，无创血糖测量方法具有以下优点：

1)可以避免取血给患者带来的疼痛，提高患者的生活质量；

2)无需化学试剂，绿色环保，且能有效降低检测费用；

3)无创血糖测量方法适合频繁测量，以保证给药及时，有效降低并发症发病的机率。

近些年，无创血糖测量成为国内外研究的热点。从已经报导的结果来看，所使用的方法主要有光学法、阻抗法、电化学法等。针对以上无创血糖测量方法，其技术原理介绍如下。

2.1旋光法

手性分子对左、右旋偏振光的折射率不同，通过测量经过样品后偏振光的偏振方向变化，可以间接测量待测物的浓度。通过检测特定波长偏振光经人体组织后的旋光度，可以计算组织中葡萄糖的含量。

2.2光学相干断层成像法

光学相干断层成像(Optical coherence tomography， OCT)技术自第一次被用于眼睛断层成像以来，在生物诊断领域得到了迅速发展。该技术采用低相干光源，组织反向散射的光和从干涉仪参考臂返回的光混合，形成相干光，且只有在它们之间的光程差小于相干长度时才会出现，通过测量采样臂散射反射光和参考臂反射光的干涉图像，可以实现深度鉴别。同时，分析物的散射系数会随待分析成分的浓度变化而改变，可以用来测量浓度信息。

2.3拉曼光谱法

拉曼光谱(Raman Spectra，RS)分析法是基于印度科学家 C.V. Raman 发现的拉曼散射效应的一种分析方法，通过测量入射光频率与散射光频率的差异也就是拉曼位移，来分析分子的振动、转动等信息。拉曼光谱比较尖锐，特异性较好，是分析生物分子与组织变化的强有力工具。

2.4阻抗谱法

阻抗谱法是一种通过测量组织的电介质特性来实现血糖的无创测量的方法。当一定频率的已知强度的交变电流通过组织时，组织的阻抗值与通过组织电流频率成函数关系。同时，由于葡萄糖浓度改变会改变红细胞膜的特性，而这种变化可以利用介电谱通过测量细胞膜的电容率及电阻率来测量。因此，通过这种方式可以间接测量葡萄糖浓度信息。

2.5电离子渗透法

电离子渗透系统有两个固定在皮肤表面的正、负电极组成，当电极之间有电压时，皮肤中的钠离子与氯离子在电场的作用下分别向负、正两个电极移动，就会形成电流。组织间液中不带电的葡萄糖会随着离子流一起向电极移动，在负电极处，利用传统的葡萄糖传感器进行测量。其中，葡萄糖提取量与离子流的持续时间与强度约成线性关系。

2.6组织间液收集法

组织间液(Interstitial Fluid， ISF)、经皮体液(Transdermal Body Fluid， TDF)中的葡萄糖水平与血液中的葡萄糖水平相关性很高，故而通过测量 ISF 或 TDF 中的葡萄糖含量，可以测量血糖浓度。具体方案是先获取 ISF 或 TDF，然后再用相应葡萄糖传感器测量其中的含量。基于这些技术的收集透过皮肤组织液的方法，在测量过程中，不存在流血及疼痛，所以我们也称之为无创方法。

为了获取 ISF，首先需要破坏皮肤最外层角质层的屏障功能，然后用负压抽吸来获取ISF。该类方法收集到的组织液较少，一般来说，需要缓冲液辅助进行，再测量缓冲液中的葡萄糖的含量，这要求葡萄糖传感器要足够灵敏、精确。另外，组织液回收率的差异同样会对结果产生影响。

2.7红外光谱法

红外光谱法通过测量生物组织的吸收光谱，提取出反映葡萄糖分子的结构和状态信息，实现血糖的定量分析。根据工作波段，该方法又分为近红外光谱法和中红外光谱法。

3总结

在以上介绍的无创血糖测量方法中，有研究者利用拉曼共聚焦显微技术分析眼睛前房水中葡萄糖浓度，获得了较好的精度，但临床应用的安全性及眼房水中葡萄糖对血糖的可替代性仍需进行评估；已有利用阻抗谱法的试用品面世；电离子渗透法的主要缺点是容易引起电极处皮肤的不适感，此外，当被测人测量部位出汗时，该方法不能使用；组织间液收集法收集到的组织液较少，一般来说，需要缓冲液辅助进行，再测量缓冲液中的葡萄糖的含量，这要求葡萄糖传感器要足够灵敏、精确。另外，组织液回收率的差异同样会对结果产生影响。

可见无创血糖测量由于不需要侵入人体，因此有广泛的应用前景。总体来看，提高测量精度，兼顾测量成本是以后的发展方向。

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