基于光谱分析的高精度非侵入性RBC和HGB检测系统.
Yunyi Wang1, Gang Li1, Li Kong1
1State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Tianjin University, Tianjin, China.
Analytical and bioanalytical chemistry
|September 23, 2023
概括
一个新的多波长系统增强了非侵入性血液分析. 它通过捕捉可见光谱中的信号来改善红细胞 (RBC) 和血红蛋白 (HGB) 水平的检测,提高动态光谱 (DS) 测量的准确性.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 频谱学是一种光谱学.
- 医学诊断 医学诊断 医学诊断
背景情况:
- 使用动态光谱 (DS) 理论进行非侵入性血液分析,在速度和简单性方面具有优势.
- 目前的多波长光电显微镜 (PPG) 设备难以检测400-620nm范围内的信号,这限制了某些血液成分的准确性.
- 这种限制阻碍了在可见光短频段中精确检测具有明显吸收光谱的血液成分.
研究的目的:
- 设计和验证一种新的多波长光谱采集系统,用于增强的非侵入性血液成分分析.
- 改进信号噪声比 (SNR) 并扩大可见光短频段的光谱检测能力.
- 使用动态频谱 (DS) 数据建立红细胞 (RBC) 和血红蛋白 (HGB) 含量的预测模型.
主要方法:
- 开发一个多波长光谱采集系统,测量405nm,430nm,450nm,520nm和570nm的PPG信号.
- 将新系统与传统素灯光谱仪集成,用于联合数据采集.
- 从272名受试者收集了DS数据,并开发了RBC和HGB水平的预测模型.
主要成果:
- 综合系统在目标波长中实现了高SNR (>65dB) PPG信号.
- 对RBC和HGB的预测模型显示,与单独的素灯光谱仪相比,性能有所改善.
- RBC和HGB的相关系数 (Rp) 分别增加了0.0619和0.0489.
- 根平均平方误差 (RMSE) 减少了0.08 1e12/L的RBC和0.85g/L的HGB.
结论:
- 设计的多波长光谱采集系统显著提高了非侵入性血液成分检测的准确性.
- 该系统捕获400-620nm范围内的信号的能力对于改善RBC和HGB水平预测至关重要.
- 这项技术有望为更精确,更可靠的非侵入性血液诊断提供希望.


