人体近红外光谱测量中接触压力影响的研究

发布时间：2022-02-10 17:01

　　目前,糖尿病已经成为严重威胁大众健康的慢性病,糖尿病病情控制的关键是对血糖浓度进行连续测量,而传统的取血化验方法具有痛苦大,感染风险高等缺点。近红外光谱检测技术具有快速、无创、信息量大等优点,被视为最有潜力的无创血糖检测方法。为了提高测量的稳定性,近红外光谱检测常采用光纤测头与人体皮肤组织相接触的测量方法。接触式测量会引起皮肤组织形变,从而影响光谱测量结果。为了优化接触式测量方法,本文从理论模拟与人体实验两个方面,研究了光纤测头压力对耳垂漫反射和透射光谱的影响,在此基础上提出了利用接触压力低敏感范围的优化测量方案,为人体血糖近红外光谱测量提供了参考。首先,针对人体血糖测量要求,选取耳垂作为测量部位,研究了耳垂组织光学参数及力学特性。基于皮肤组织固液两相的力学特性,研究了在不同接触压力下皮肤组织的形变规律,同时,在一定假设条件下,推导了接触压力与吸收系数、散射系数变化之间的定量关系。其次,基于耳垂皮肤组织的解剖结构特性,建立了五层皮肤组织模型,通过有限元模拟计算得出各层结构随接触压力的变化,在此基础上,利用蒙特卡罗模型进行扩散反射和透射光谱变化模拟,分析了接触压力对近红外光谱的影响机理。... 

【文章来源】：天津大学天津市211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 无创血糖检测的背景和意义
    1.2 近红外光谱无创血糖检测研究进展
    1.3 本课题的研究目的和意义
    1.4 本论文的主要内容
第2章 近红外光谱测量中接触压力影响的机理分析
    2.1 皮肤组织的解剖结构
    2.2 皮肤组织的光学特性
    2.3 皮肤组织的力学特性
    2.4 接触压力对组织光学参数的影响的机理分析
        2.4.1 吸收系数与接触压力的关系
        2.4.2 散射系数与接触压力的关系
    2.5 本章小结
第3章 近红外光谱测量中接触压力影响的仿真研究
    3.1 皮肤组织的物理复合模型研究
        3.1.1 皮肤组织压力分析的有限元模型
        3.1.2 光在皮肤组织中传输过程的蒙特卡罗模型
    3.2 耳垂组织在接触压力下的模拟分析
        3.2.1 耳垂组织在接触压力下形变的力学模型
        3.2.2 耳垂光谱的蒙特卡洛模拟结果
    3.3 本章小结
第4章 近红外光谱测量中接触压力影响的实验研究
    4.1 近红外透反光谱测量系统
    4.2 接触压力实验方法
    4.3 接触压力对耳垂光谱影响的实验分析
        4.3.1 组织透反光谱的测量重复性
        4.3.2 压力作用下测量光谱变化
    4.4 本章小结
第5章 近红外光谱测量中测量方案优化
    5.1 最佳接触压力的蒙特卡罗模拟分析
    5.2 最佳接触压力的在体实验分析
    5.3 最佳接触压力在体实验验证
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 本论文的主要研究内容与结论
    6.2 未来工作的展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]近红外无创血糖测量[D]. 邹达.天津大学 2012



本文编号：3619198