深圳先進(jìn)院在基于生理信息的無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)技術(shù)方面取得新進(jìn)展

近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所微創(chuàng)中心研究員聶澤東團(tuán)隊(duì)在基于生理信息的無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)技術(shù)方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果以Noninvasive blood glucose monitoring using spatiotemporal ECG and PPG feature fusion and weight-based Choquet integral multimodel approach為題，發(fā)表在IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems上。這是繼該團(tuán)隊(duì)研究基于生理信息的血糖監(jiān)測(cè)/糖尿病管理的可行性后，在基于多模融合的無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)方面的重要進(jìn)展。該研究揭示了基于穿戴無(wú)創(chuàng)設(shè)備解析血糖變化的適用性，有望應(yīng)用于糖尿病慢病管理、高風(fēng)險(xiǎn)人群評(píng)估等。

主動(dòng)血糖監(jiān)測(cè)是有效減少糖尿病和延緩并發(fā)癥的重要手段之一。目前，血糖監(jiān)測(cè)主要通過(guò)指尖采血或者基于電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)的植入式血糖監(jiān)測(cè)設(shè)備（CGMS），而這些方法存在疼痛、使用壽命短、成本高等缺點(diǎn)，限制了患者的依從性。因此，研發(fā)非侵入式、舒適便捷的無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)促進(jìn)血糖監(jiān)測(cè)具有重要意義和臨床價(jià)值。

研究表明，血糖濃度的變化會(huì)刺激人體自主神經(jīng)系統(tǒng)，引起心電（ECG）、光電容積脈搏波（PPG）等生理信息的改變，并考慮到ECG、PPG可通過(guò)智能可穿戴設(shè)備獲取，具有使用快捷、成本低等優(yōu)勢(shì)，如圖所示，提出了基于ECG及PPG多模態(tài)融合的無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)采用數(shù)值計(jì)算方法及深度學(xué)習(xí)算法獲取上述生理信息的時(shí)空特征信息，并采用基于可變權(quán)重的Choquet積分算法，實(shí)現(xiàn)不同模態(tài)的決策融合。科研人員利用該技術(shù)獲取了21名志愿者共103天數(shù)據(jù)，在10折交叉驗(yàn)證中，所提出的多模融合算法在血糖監(jiān)測(cè)中的MARD值達(dá)到13.42%，一致性誤差網(wǎng)格的A+B區(qū)＞99%。上述成果為基于穿戴健康設(shè)備和家庭用健康設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)提供了重要的理論基礎(chǔ)與技術(shù)支撐，具有廣闊的應(yīng)用前景。

（a）ECG/PPG的時(shí)空特征提取流程圖；（b）實(shí)驗(yàn)測(cè)量場(chǎng)景；（c）實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)估

該研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院STS計(jì)劃-黃埔專項(xiàng)、中國(guó)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)信息與健康工程學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。?

論文鏈接：
https://ieeexplore.ieee.org/document/10146523