糖尿病是一種由多重因素造成的高血糖代謝紊亂疾病 , 至今沒有徹底根治的醫(yī)學手段 。世界衛(wèi)生組織推薦患者進行血糖濃度的自我監(jiān)測 ,及時調整或胰島素劑量 ,將血糖 濃度控制在合理范圍內 ,進而減少各種并發(fā)癥的發(fā)生和發(fā)展。目前 ,患者一般通過針刺取血 ,再采用便攜式血糖儀進行血糖監(jiān)測 ,屬于有創(chuàng)方式且存在感染的風險 ,給患者帶來痛苦和諸多不便 ,也限制了血糖監(jiān)測頻率。由于近紅外光對生物組織有較強的穿透性 ,且具有快速 、無損 、無污染 等特點 ,已成為血糖濃度無創(chuàng)傷檢測的主要研究方向之 一。但葡萄糖在近紅外區(qū)域吸收微弱 ,容易被水的強吸收覆蓋 ,且人體內干擾信息復雜多變 ,導致其有用信息很難被提取 。在以往的研究中 ,大多主要關注人體組織內包括水 、脂肪 、皮膚 、肌肉及骨骼等大顆粒及大分子物質對血糖無創(chuàng)檢測的影響 ,對血液成分中的無機鹽的影響研究較少。
鈉和氯是人體的宏量元素 ,均占體重 0.15% ,在循環(huán)和 消化系統(tǒng)中起主導作用 。鈉離子(Na + )能保持人體血壓和血容量 ,氯離子(Cl - )可維持體內酸堿平衡 。已有研究表明 ,在不考慮胰島素影響情況下 ,組織對葡萄糖的吸收受到鈉鹽飲食情況的影響。吳樞武和晏渠如通過臨床試驗證明 ,血鈉可作為糖尿病足病早期的風險預測指標 。Sakabe 等 以 Ⅱ型糖尿病患者為對象進行研究 ,表明每日鹽攝取與作為糖尿 病腎病標志的尿蛋白具有相關性 。姜虹和施康平 的研究表 明 , Ⅱ型糖尿病合并低鈉血癥者可能存在因腎上腺皮質功能 相對不足而引起低鈉血癥的風險 。由此可見 ,在人體特別是糖尿病患者體內 ,鈉鹽含量與血糖濃度具有較高的相關性 。 而作為體內主要金屬陽離子 ,血鈉正常值(135 ~ 145mmol · L - 1 )是血鉀正常值(3暢5 ~ 5暢5mmol · L - 1 )的 30 倍 。所以 , 在人體檢測時 ,應考慮NaCl 對血糖吸收光譜的影響 。
近紅外光譜主要為一些含氫基團如C — H ,N — H ,O — H 與S — H 等 ,化合物基頻振動的倍頻和合頻吸收 ,因此NaCl 分子并不存在紅外活性 。但在水溶液環(huán)境下 ,NaCl 主 要以離子形式存在 ,可能致使溶液中原有基團發(fā)生形變甚至斷裂 ,進而改變其他基團特征吸收峰的位置和形狀 。陳劍虹等分析了近紅外光譜檢測溶液中的鈉離子機理 ,并選定 8 333 ~ 6 898 和 6 898 ~ 5 586cm - 1 波段 ,建立了NaCl 濃度 在同一溫度和不同溫度下的偏小二乘(partial least square ,PLS) 模型 ,結果均能滿足日常檢測精度要求 ;Huang 等利用短波近紅外反射光譜檢測熏魚肉的水分和鹽濃度 ,分別 建立PLS 和人工神經網絡模型 ,結果表明 ,PLS 模型具有更 好的預測效果 。 由于近紅外區(qū)域的吸收譜帶表征低能級間電子躍遷 ,譜峰弱而寬 ,且高度重疊 ,圖譜解析和定量分析存在一定的困 難。在 1986 年提出了二維相關光譜分析技術 ,將光譜 信號從一維擴展到二維 ,大大提高了光譜分辨率及重疊峰的 分離度 ,能更直觀地反映光譜強度和擾動變量的相關性 。該技術目前已在 、聚合物 、蛋白質 、生物學等領域取得了成功 ,如生物蛋白質的次級結構研究 、成分鑒定 、聚合物材料的結構性能研究以及化學反應的機理和動力學研究等。
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