计算血糖延迟时间的方法及系统.pdf

本发明公开了一种计算血糖延迟时间的方法及其系统，计算血糖延迟时间的方法及系统可准确地计算出皮肤不同深度区域上血糖的延迟时间，根据该延迟时间可准确选择出适合作为血糖检测区域的深度区域，从而能够提高血糖检测的准确度。

权利要求书
1.  一种计算血糖延迟时间的方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取样本同一深度上的不同时刻的血糖值及相应的获取时间；
计算所述同一深度上的对应各获取时间的第一散射系数；
计算所述同一深度上的第二散射系数，所述散射系数是在从第一个获取时间开始，到最后一个获取时间结束的时间段内的不同时刻计算出的；
计算第二散射系数与血糖值的相关性；
分析比较所述相关性，得出血糖延迟时间。

2.  根据权利要求1所述的计算血糖延迟时间的方法，其特征在于，所述计算第二散射系数与血糖值的相关性的步骤为：
根据皮尔森相关性计算出第二散射系数与血糖值的相关性。

3.  根据权利要求1所述的计算血糖延迟时间的方法，其特征在于，所述分析比较所述相关性，得出血糖延迟时间的步骤为：
血糖延迟时间等于相关系数最大时所对应的时间。

4.  根据权利要求1所述的计算血糖延迟时间的方法，其特征在于，所述计算所述同一深度上的第二散射系数的步骤为：
每两个相邻的计算所述第二散射系数的时刻的间隔时间相同。

5.  根据权利要求1所述的计算血糖延迟时间的方法，其特征在于，所述获取样本同一深度上的不同时刻的血糖值步骤之前还包括如下步骤：
分析计算不同深度上血糖值与散射系数的相关性，并选出散射系数与血糖值相关性最大的深度区域。

6.  一种计算血糖延迟时间的系统，其特征在于，包括
血糖值采集模块，用于获取样本同一深度上的不同时刻的血糖值，并获取所述获取时间；
散射系数计算模块，用于计算所述同一深度上的对应各获取时间的第一散射系数；
散射系数比对模块，用于计算所述同一深度上的第二散射系数，所述第二散射系数是在从第一个获取时间开始，到最后一个获取时间结束的时间段内的 不同时刻计算出的；
相关系数计算模块，用于计算第二散射系数与血糖值的相关性；
分析比较模块，用于分析比较所述相关性，得出血糖延迟时间。

7.  根据权利要求6所述的计算血糖延迟时间的系统，其特征在于，所述相关系数计算模块根据皮尔森相关性计算出第二散射系数与血糖值的相关性。

8.  根据权利要求6所述的计算血糖延迟时间的系统，其特征在于，所述分析比较模块中，血糖延迟时间等于相关系数最大时所对应的时间。

9.  根据权利要求6所述的计算血糖延迟时间的系统，其特征在于，所述散射系数比对模块中，每两个相邻的计算所述第二散射系数的时刻的间隔时间相同。

10.  根据权利要求6所述的计算血糖延迟时间的系统，其特征在于，所述计算血糖延迟时间的系统还包括：
深度选择模块，用于分析计算不同深度上血糖值与散射系数的相关性，并选出散射系数与血糖值相关性最大的深度区域。

说明书计算血糖延迟时间的方法及系统
技术领域
本发明涉及血糖检测技术领域，特别是涉及一种计算血糖延迟时间的方法及系统。
背景技术
糖尿病是一种以持续高血糖为基本生化特征的全身性疾病，它以糖代谢紊乱为主要表现，并可以引起多种并发症。如果糖尿病没有得到足够的控制，可以引起一些急性并发症，如低血糖症、酮症酸中毒、非酮高渗性昏迷。血糖检测是糖尿病的重要检测指标之一，为了避免并发症的发生，病人需要实时自我监测血糖。目前光学无创血糖检测技术主要包括近红外光谱、中(远)红外光谱、光学相干层析、拉曼光谱、光声光谱和偏振光旋光等。其优点是不使用生物有害物，不用刺伤肌体比如采集血液、体液等，可以进行长期的连续检测。因此,具有很大的研究和实用价值，是今后血糖测量研究发展的趋势。
OCT(光学相干层析技术，Optical Coherence Tomography)是一种基于弱相干原理的非接触、无损伤成像技术，分辨率能够达到微米量级。通过测量皮肤组织内部因葡萄糖值不同所引起的光衰减系数变化，可以计算其葡萄糖浓度。人体皮肤主要由表皮层、真皮层和皮下组织构成。由于各层的组织成分不同，其光学特性参数随血糖变化的相关性、变化量亦有不同。皮肤内部主要散射体为细胞膜、细胞核和蛋白质聚集体，这些组织结构在皮肤中的分布是随机的，在不同皮肤区域位置其占的比例和存在的位置是不同的，因此在不同皮肤区域位置的一维信号会存在一定的差异。因此需要根据皮肤组织在深度方向的结构分布做具体分析。而OCT的优势在于，可以对皮肤组织不同深度区域的光学特性 参数变化进行精确测量，从而找到与血糖变化最相关的组织深度区域，来进行标定、预测。
在无创血糖检测中用于标定的血糖值一般为指血或静脉血。当人体血糖在快速变化时，其皮肤真皮层组织中的血糖变化会滞后于末梢血或静脉血中的血糖变化。而无创血糖检测技术一般是通过检测真皮层内光学特性参数变化来计算血糖值，即测量的是真皮层组织的血糖变化情况。对于高血糖症或低血糖症患者来说，这种由于生理延迟所造成的检测结果不准确是非常危险的。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种计算血糖延迟时间的方法及系统，该计算血糖延迟时间的方法及系统可以计算出血糖延迟时间，使得血糖检测结果更加准确。
一种计算血糖延迟时间的方法，包括如下步骤：获取样本同一深度上的不同时刻的血糖值及相应的获取时间；计算所述同一深度上的对应各获取时间的第一散射系数；计算所述同一深度上的第二散射系数，所述散射系数是在从第一个获取时间开始，到最后一个获取时间结束的时间段内的不同时刻计算出的；计算第二散射系数与血糖值的相关性；分析比较所述相关性，得出血糖延迟时间。
在其中一个实施例中，所述计算第二散射系数与血糖值的相关性的步骤为：根据皮尔森相关性计算出第二散射系数与血糖值的相关性。
在其中一个实施例中，所述分析比较所述相关性，得出血糖延迟时间的步骤为：血糖延迟时间等于相关系数最大时所对应的时间。
在其中一个实施例中，所述计算所述同一深度上的第二散射系数的步骤为：每两个相邻的计算所述第二散射系数的时刻的间隔时间相同。
在其中一个实施例中，所述获取样本同一深度上的不同时刻的血糖值步骤之前还包括如下步骤：分析计算不同深度上血糖值与散射系数的相关性，并选出散射系数与血糖值相关性最大的深度区域。
一种计算血糖延迟时间的系统，包括血糖值采集模块，用于获取样本同一深度上的不同时刻的血糖值，并获取所述获取时间；散射系数计算模块，用于计算所述同一深度上的对应各获取时间的第一散射系数；散射系数比对模块，用于计算所述同一深度上的第二散射系数，所述第二散射系数是在从第一个获取时间开始，到最后一个获取时间结束的时间段内的不同时刻计算出的；相关系数计算模块，用于计算第二散射系数与血糖值的相关性；分析比较模块，用于分析比较所述相关性，得出血糖延迟时间。
在其中一个实施例中，所述相关系数计算模块根据皮尔森相关性计算出第二散射系数与血糖值的相关性。
在其中一个实施例中，所述分析比较模块中，血糖延迟时间等于相关系数最大时所对应的时间。
在其中一个实施例中，所述散射系数比对模块中，每两个相邻的计算所述第二散射系数的时刻的间隔时间相同。
在其中一个实施例中，所述计算血糖延迟时间的系统还包括：深度选择模块，用于分析计算不同深度上血糖值与散射系数的相关性，并选出散射系数与血糖值相关性最大的深度区域。
上述计算血糖延迟时间的方法及系统可准确地计算出皮肤不同深度区域上血糖的延迟时间，根据该延迟时间可准确选择出适合作为血糖检测区域的深度区域，从而能够提高血糖检测的准确度。
附图说明
图1为计算血糖延迟时间的方法的流程图；
图2为OCT三维图像；
图3为OCT一维信号图；
图4为皮肤光衰减系数随血糖延迟变化趋势图；
图5为计算血糖延迟时间的系统框架图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
请参照图1，在一个实施方式中提供了一种计算血糖延迟时间的方法，具体包括如下步骤：
S110：分析计算不同深度上血糖值与散射系数的相关性，并选出散射系数与血糖值相关性最大的深度区域。
请参照图2和图3，首先需要将有OCT机扫描获得的三维图像中所有A-scan进行平均，从而可以得到OCT一维深度信号图(即图3)。从皮肤表面开始(在其他实施方式中，不一定从皮肤表面开始，也可以从皮肤表面向下位移任意距离开始，此处不做具体限定)，依次选择深度为1*w、2*w、…、n*w(n＝1,2,3…)检测深度区域。在每个深度区域上，获取得到不同时刻ti的血糖值gli，并计算得到各个时刻ti的散射系数μti(i为大于0的整数)。再根据如下公式(1)，即可得到不同深度区域上散射系数与血糖值的相关系数。
R=nΣi=1nμtigli-Σi=1nμtiΣi=1nglinΣi=1nμti2-(Σi=1nμti)2nΣi=1ngli2-(Σi=1ngli)2---(1)]]>
其中，μti为散射系数，gli为血糖值。将根据上述公式计算得到的不同深度区域上散射系数与血糖值的相关系数进行比较，从而选择出检测深度区域。具体的，选择的标准可以自定义，例如可以选择相关系数最大，即当相关系数最大时所对应的深度区域作为后续计算血糖延迟时间的检测深度区域；也可以定义只要相关系数R在某数值区间内所对应的深度区域作为后续计算血糖延迟时间的检测深度区域。
该步骤为计算血糖延迟时间的前序步骤，且并非必要步骤。如果执行该步骤，则可为后续计算血糖延迟时间提供便利。当然，不执行该步骤，在后续计算血糖延迟时间时随机选取检测深度区域也可以实现血糖延迟时间的计算。
S120：获取样本同一深度上的不同时刻的血糖值及相应的获取时间。本步骤所说的同一深度即为上一步骤S110所选出的深度区域，且后续几个步骤均是在该深度区域上进行检测分析计算的。在t1、t2、…、ti时刻，分别采集对应时刻的血糖值记为gl1、gl2、…、gli，并记下获取时间，其中，i为大于0的整数。t1为获取血糖值gli的第一个获取时间。
S130：计算所述同一深度上的对应各获取时间的第一散射系数。对应于上一步骤S120获取血糖值的各个获取时间，计算出对应各个获取时间的第一散射系数μti。即在t1、t2、…、ti时刻，分别对应的第一散射系数为μt1、μt2、…、μti。
S140：计算所述同一深度上的第二散射系数。本步骤中的第二散射系数μtlag是在从第一个获取时间(t1)开始，到最后一个获取时间结束的时间段(即t1到ti之间)内的不同时刻计算出的。每两个相邻的计算第二散射系数μtlag的时刻的间隔时间相同。以t1为起始时刻(与上一步骤的起始时刻相同)、Δt为间隔时间，所以，对应的计算第二散射系数μtlag对应的时刻依次为t1、t1+Δt、t1+2*Δt、t1+3Δt…，对应的第二散射系数μtlag，依次记为μtlag1、μtlag2、μtlag3、μtlag4…。
S150：计算第二散射系数与血糖值的相关性。本步骤中，根据皮尔森相关性计算出第二散射系数μtlag与血糖值的相关性。皮尔森相关性计算公式如下公式(2)：
R=nΣi=1n(μti-μtlag)gli-Σi=1n(μti-μtlag)Σi=1nglinΣi=1n(μti-μtlag)2-(Σi=1n(μti-μtlag))2nΣi=1ngli2-(Σi=1ngli)2---(2)]]>
其中，μti表示采样时刻为ti时所对应的第一散射系数，gli为ti时刻的血糖值，μtlag为步骤S140中计算得出的第二散射系数。即当tlag为t1时，计算出此时的相关系数，记为R1；当tlag为t1+Δt时，计算出此时的相关系数，记为R2；tlag为t1+2*Δt时，计算出此时的相关系数，记为R3；…，依次类推，得到一组相关系数。
S160：分析比较所述相关性，得出血糖延迟时间。对上一步骤得出的各个tlag对应的相关系数(一组相关系数)进行分析比较。在该皮肤深度区域上，血糖延迟时间为一组相关系数中最大的相关系数所对应的tlag。
通过上述计算血糖延迟时间的方法得到的皮肤不同深度血糖延迟时间后，可以选择延迟时间短且相关性高的深度区域作为血糖实时检测的深度区域，以达到提高血糖检测准确度的目的。或者可以直接选择散射系数与血糖相关性最高的深度区域进行后续的血糖预测，通过在此区域计算得到的血糖延迟时间进行补偿计算，以得到准确的整体血糖预测趋势图。
由于人的个体差异性及皮肤内部组织物质分布的随机性，通过检测计算得到的皮肤不同深度的血糖延迟时间仅适用于个人且不能通用。即不同的人进行光学无创血糖检测前，首先都需要进行血糖延迟时间的计算。
请参照图4，OGTT实验中，某位被测试者皮肤散射系数随血糖变化的延迟趋势图。皮肤深度区域为200um～325um，此区域位于真皮层上半部的乳头层，且与血糖变化呈负相关性。从图4中可以看出，散射系数与人体血糖存在一定的延迟性，且延迟时间为17分钟。
上述计算血糖延迟时间的方法可准确的计算出皮肤不同深度区域上血糖的延迟时间，在得知该血糖延迟时间后，再进行血糖检测，即可达到提高血糖检测准确度的目的。
请参照图5，在一个实施方式中还提供了一种计算血糖延迟时间的系统100。该计算血糖延迟时间的系统100包括深度选择模块110、血糖值采集模块120、散射系数计算模块130、散射系数比对模块140、相关系数计算模块150及分析比较模块160。深度选择模块110用于分析计算不同深度上血糖值与散射系数的相关性，并选出散射系数与血糖值相关性最大的深度区域；血糖值采集模块120用于获取样本同一深度上的不同时刻的血糖值及相应的获取时间；散射系数计算模块130用于计算所述同一深度上的对应各获取时间的第一散射系数；散射系数比对模块140用于计算所述同一深度上的第二散射系数，所述第二散射系数μtlag是在从第一个获取时间开始，到最后一个获取时间结束的时间段内的不同时刻计算出的；相关系数计算模块150用于计算第二散射系数μtlag与血糖值的相关性；分析比较模块160用于分析比较所述相关性，得出血糖延迟时间。
深度选择模块110用于分析计算不同深度上血糖值与第二散射系数的相关性，并选出散射系数与血糖值相关性最大的深度区域。首先需要将有OCT机扫 描获得的三维图像中所有A-scan进行平均，从而可以得到OCT一维深度信号图(即图3)。从皮肤表面开始，依次选择深度为1*w、2*w、…、n*w(n＝1,2,3…)检测深度区域。在每个深度区域上，采集得到各个时刻ti的血糖值gli，并计算得到各个时刻ti的散射系数μti(i为大于0的整数)。再根据如下公式(1)，即可得到不同深度区域上散射系数与血糖值的相关系数。
R=nΣi=1nμtigli-Σi=1nμtiΣi=1nglinΣi=1nμti2-(Σi=1nμti)2nΣi=1ngli2-(Σi=1ngli)2---(1)]]>
其中，μti为散射系数，gli为血糖值。将根据上述公式计算得到的不同深度区域上散射系数与血糖值的相关系数进行比较，从而选择出检测深度区域。具体的，选择的标准可以自定义，例如可以选择相关系数最大，即当相关系数最大时所对应的深度区域作为后续计算血糖延迟时间的检测深度区域；也可以定义只要相关系数R在某数值区间内所对应的深度区域作为后续计算血糖延迟时间的检测深度区域。
血糖值采集模块120用于获取样本同一深度上的不同时刻的血糖值及相应的获取时间。在t1、t2、…、ti时刻，分别采集对应时刻的血糖值记为gl1、gl2、…、gli，并记下获取时间，其中，i为大于0的整数。t1为获取血糖值gli的第一个获取时间。
散射系数计算模块130用于计算所述同一深度上的对应各获取时间的第一散射系数μti。对应于采集血糖值的各个获取时间，计算出对应各个获取时间对应的第一散射系数μti。即在t1、t2、…、ti时刻，分别对应的第一散射系数为μt1、μt2、…、μti。
散射系数比对模块140用于计算所述同一深度上的第二散射系数，所述第二散射系数是在从第一个获取时间开始，到最后一个获取时间结束的时间段内的不同时刻计算出的。第二散射系数μtlag是在从第一个获取时间(t1)开始，到最后一个获取时间结束的时间段(即t1到ti之间)内的不同时刻计算出的。每两个相邻的计算第二散射系数μtlag的时刻的间隔时间相同。以t1为起始时刻、Δt为间隔时间，所以，对应的计算第二散射系数μtlag对应的时刻依次为t1、t1+Δt、 t1+2*Δt、t1+3Δt…，对应的第二散射系数μtlag，依次记为μtlag1、μtlag2、μtlag3、μtlag4…。
相关系数计算模块150用于计算第二散射系数与血糖值的相关性。根据皮尔森相关性计算出第二散射系数μtlag与血糖值的相关性。皮尔森相关性计算公式如下公式(2)：
R=nΣin(μti-μtlag)gli-Σin(μti-μtlag)ΣinglinΣin(μti-μtlag)2-(Σin(μti-μtlag))2nΣingli2-(Σingli)2---(2)]]>
其中，μti表示采样时刻为ti时所对应的第一散射系数，gli为ti时刻的血糖值，μtlag为散射系数比对模块140计算得出的第二散射系数。即当tlag为t1时，计算出此时的相关系数，记为R1；当tlag为t1+Δt时，计算出此时的相关系数，记为R2；tlag为t1+2*Δt时，计算出此时的相关系数，记为R3；…，依次类推，得到一组相关系数。
分析比较模块160用于分析比较所述相关性，得出血糖延迟时间。对相关系数计算模块150得出各个相关系数进行分析比较。在该皮肤深度区域上，血糖延迟时间为一组相关系数中最大的相关系数所对应的tlag。
上述计算血糖延迟时间的系统100可准确地计算出皮肤不同深度区域上血糖的延迟时间，根据该延迟时间可准确选择出适合作为血糖检测区域的深度区域，从而能够提高血糖检测的准确度。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。