基于拉曼光谱的无创血糖监测系统在校准方面取得新进展
2025-04-26 21:00:33 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
切实可行的校准方案的成功应用，突显了拉曼光谱在糖尿病管理无创血糖监测方面的巨大潜力。在后续研究中，随着数据收集量的增加，预训练校准模型有望得到进一步优化，从而提高测量精度，降低不同受试者之间的差异，进一步降低对校准的需求。
据麦姆斯咨询报道，近期，丹麦RSP Systems公司的医学研究人员和工程师们，与来自德国糖尿病技术研究所（Institute for Diabetes Technology）的两位同事，以及慕尼黑大学（University of Munich）的另一位同事联手，研发出了一种基于拉曼光谱的无创血糖监测（NIGM）系统，该系统的校准周期比目前使用的系统要短得多。
一种基于拉曼光谱的便携式无创血糖监测仪
拉曼光谱已被证明是一种可行的无创血糖监测技术。然而，其临床应用受到长达数周的校准周期的限制。在该研究中，研究团队通过采用预训练校准模型来突破这一限制，该模型只需通过由10次测量组成的简短校准阶段，即可实现个性化定制。
研究人员在一项为期2天、涉及50名2型糖尿病患者的临床实验中，对基于拉曼光谱的无创血糖监测系统的性能进行了评估。该实验方案是第一天进行4小时的校准，经过该阶段后，第1天和第2天再分别经过4小时和8小时的验证阶段。之后，研究人员将无创血糖监测系统测得的血糖读数与毛细血管血糖测量值进行比较，其中血糖波动由标准化的进餐测试引发。这些结果表明，该无创血糖监测系统能够可靠地追踪2型糖尿病患者的血糖水平。实用校准方案的成功应用，突显了拉曼光谱在无创血糖监测方面极具潜力，同时也为实现工厂校准迈出了重要一步。
在约1.5天的验证期内，研究人员对50名受试者的平均绝对相对差（MARD）值进行评估并绘制出了直方图。图中突出显示了平均值、中位数和四分位数间距（IQR）统计参数。
该研究主要有两个目标：第一，测试一种利用预训练校准模型的全新校准方案，从而将校准所需的时间缩短至4小时（10次测量）；第二，评估该装置跟踪2型糖尿病患者膳食诱导的血糖偏移的能力。该研究选取了50名受试者，他们在年龄、身体质量指数（BMI）、糖尿病病程和治疗方式等方面存在预期差异。
相关论文以“Calibration and performance of a Raman-based device for non-invasive glucose monitoring in type 2 diabetes”为题发表在Scientific Reports期刊上，论文阐述了该团队开发的面向拉曼光谱无创血糖监测的个性化预训练校准模型，并将其性能与传统血液样本测试系统进行了对比测试。
由于人们久坐不动，以及热衷于所谓的西方饮食的生活方式，2型糖尿病的发病率持续攀升。为此，科研机构和企业的科学家们都在积极研发血糖监测装置，以便根据监测结果调整治疗糖尿病的药物。目前，大多数患者仍需自行进行指尖采血监测，这种方式需刺破手指采集少量血液，再放入小型装置中进行检测。
指尖采血监测方式不仅会给患者带来疼痛，而且因为手指反复进行血液采集形成了疤痕和老茧，疼痛会愈发明显。因此，科学家们期望开发出一种无需指尖采血就能完成血糖监测的装置，若该装置足够便携，可以佩戴，并且能实现实时持续监测，那就更为理想了。
在过去的几年里，研究人员发现，利用针对皮肤的拉曼光谱能够获取血糖水平信息。然而，此类研究大多受限于信噪比问题、血糖特异性难题，而近期，较长的校准周期也成为一大阻碍。在这项新型研究中，研究团队找到了一种方法，借助预训练校准模型，仅需进行10次测量，就能将校准周期从数周大幅缩短至两天。
图中展示了50名受试者的综合表现：（A）为1918个验证点的共时误差网络（CEG）图；（B、C）验证期平均自我血糖监测（BGSM）值与无创血糖监测值的时间变化过程。
该研究团队在50名2型糖尿病志愿者的帮助下，在临床环境中测试了该无创血糖监测系统。将测试结果与传统测试系统的平均测试结果对比后发现，该无创血糖监测系统的总体准确率令人振奋。他们认为这一新系统的应用前景广阔，并计划进一步优化，致力于缩小系统尺寸，使其更便于携带使用。
总而言之，切实可行的校准方案的成功应用，突显了拉曼光谱在糖尿病管理无创血糖监测方面的巨大潜力。在后续研究中，随着数据收集量的增加，预训练校准模型有望得到进一步优化，从而提高测量精度，降低不同受试者之间的差异，进一步降低对校准的需求。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41598-025-95334-x
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