糖尿病作為一種進展性疾病，目前在臨床中尚無可以治愈糖尿病的方法，現有治療手段大多采用服用藥物或注射胰島素方式進行控制和緩解。血糖檢測作為糖尿病綜合管理的重要環節，在糖尿病診斷、糖尿病控制以及糖尿病治療方面發揮重要作用。盡管有創檢測方法已廣泛應用于臨床糖尿病患者，但該種方法依從性較差、每次檢測更換耗材費用較高、檢測的穩定性差，不便于實現頻繁和連續性的檢測。

傳感器技術的革命使糖尿病有創檢測向微創檢測發展成為了可能，近年來在傳統有創血糖檢測方法基礎上衍生出多種微創血糖檢測方法，雖然這類方法具有低采血量、傷口小、高準確率的優勢，但仍存在生物相容性差、成本高、易受干擾等問題。為解決有創及微創血糖檢測存在的問題，開發出一種無創傷性非侵入式的血糖檢測方法成為國內外眾多科學家與醫療器械企業的研究目標。

據麥姆斯咨詢報道，近期，天津大學的研究人員在《生物醫學工程學雜志》發表題為“微創及無創血糖檢測方法研究現狀”的綜述性文章，圍繞微創及無創血糖檢測技術進行了論述，重點分析歸納了各種檢測方法目前存在的問題并對其發展趨勢進行了展望。

比色檢測法

比色檢測是通過離心分離、電泳、沉淀或膜技術將血液中的組成成分分離，提取分離成分中的葡萄糖，并加入用于葡萄糖檢測的比色分析酶和生色劑（葡萄糖氧化酶、辣根過氧化物酶和二氨基聯苯胺等物質）使葡萄糖分解，通過顯色結果實現血糖濃度的定量分析。

Dai等將血液中的葡萄糖分解為葡萄糖酸和過氧化氫，并使其顯色，經過圖像處理軟件反轉為黑白圖像后，對圖像灰度值識別發現顯色效果與血糖值之間存在相關性。該種方法的測量結果與基于電化學方法的傳統血糖儀相比，誤差范圍在9%以內。

基于凝膠的血糖比色檢測裝置

熒光檢測法

熒光檢測法是在人體腹部或上臂皮下植入含有對血糖特異敏感的熒光分子的聚合物微粒，通過熒光偶聯葡萄糖傳感器實現對葡萄糖分子的可逆識別，無需酶或試劑的催化。通過對熒光強度的檢測結果進行血糖濃度的數值轉化，檢測者可以通過外接數值顯示器獲取檢測結果，完成血糖檢測。

然而，盡管熒光葡萄糖生物傳感器無需手術便可植入，其微創性與便捷性為糖尿病患者所接受，但植入后傳感器周圍的細胞或蛋白質污染以及纖維囊的形成會導致傳感器精度下降，最終造成傳感器在體內失效。因此，微小型生物傳感器的生物相容性的提升成為植入傳感器發展中的一個重要目標。

旋光法

由于葡萄糖是一種光學活性物質，當偏振光束照射到含有葡萄糖的溶液時，溶液中的葡萄糖會引起入射光的偏振面發生一定的旋轉使得偏振方向與原始入射方向形成一個偏轉角，而偏轉角的大小與溶液中葡萄糖含量成正比，這使運用葡萄糖的旋光性檢測血糖成為可能。為避免葡萄糖在皮膚和組織中的高度光散射，故將房水作為偏振光旋光法的主要檢測對象，然而該種方法在檢測時容易受到眼球移動及房水中其他介質的干擾，導致檢測結果存在誤差。

光學相干斷層成像法（OCT）

光學相干斷層成像法（OCT）是基于低相干干涉的深度定向層析成像技術，通過識別血液中不同葡萄糖濃度在不同真皮組織中散射系數的變化，建立血糖濃度與OCT信號斜率之間的線性關系，完成血糖濃度的定量分析。OCT一般選擇皮膚較薄的部位完成檢測，具有靈敏度和成像分辨率高（微米量級）的特點，可以獲取高分辨率的人體組織結構圖像。然而OCT檢測組織液葡萄糖濃度與靜脈血糖濃度的延遲時間受到皮膚深度影響，皮下區域越深，延遲時間越長，檢測結果的準確性得不到保證。

OCT檢測血糖的計算模型的通用性和可重復性成為制約該技術發展的關鍵。Weatherbee等基于光纖的光譜域OCT系統開發了OCT動態光散射模型，檢測了各種葡萄糖濃度、流速和流動角度，通過對布朗運動引起的隨機多普勒位移和由于流動導致的探測器上的動態散斑圖案進行分析，實現了對功率頻譜的數學模型的優化。盡管該模型擺脫了OCT對血糖濃度檢測的局限性，但該模型的可行性較低。

基于光學相干斷層成像法的血糖檢測裝置

近紅外光譜法

由于血液中葡萄糖分子振動和分子內部鍵的旋轉，增加了血液的近紅外光吸收能力，通過檢測葡萄糖分子中含氫基團（O-H和C-H）對近紅外光譜780 nm～2500 nm范圍內波長的吸收和散射的變化，完成血糖的定量分析。近紅外光譜法一般選擇皮膚較薄的部位檢測，但是人體的個體差異、生物組織成分的背景干擾會影響檢測的準確性。為避免背景干擾，國內外科學家圍繞數據去噪、選擇和特征提取等方面進行改進，取得了諸多突破性進展。Wu等提出在溫度干擾下的近紅外光譜的修正方法，證實了基于溫度不敏感徑向距離的檢測方法可以有效降低溫度變化對血糖檢測準確性的影響。

近紅外血糖檢測裝置及檢測原理示意圖

拉曼光譜法

拉曼光譜法檢測血糖是通過使用從可見光到中紅外光的單色光源，利用單色光源的光波與組織樣品間的相互作用，引起組織內葡萄糖分子旋轉和振動，由于葡萄糖分子之間的振動與葡萄糖的分子濃度密切相關，這使得血糖濃度的量化成為可能。目前拉曼光譜法主要根據糖化血紅蛋白與血糖濃度之間的線性關系，完成血糖的檢測。拉曼光譜法的主要局限是葡萄糖的信號非常微弱，并且蛋白質分子會在檢測過程中產生很大的干擾。

構建糖化血紅蛋白與血糖濃度之間的模型，成為排除蛋白質分子的干擾，提高葡萄糖濃度檢測準確性的關鍵。Shih等證明了偏最小二乘法回歸的回歸向量與葡萄糖溶液的已知拉曼光譜之間的相似性（R > 0.93），并對實驗動物狗進行血糖檢測實驗。

基于拉曼光譜法的血糖檢測裝置示意圖

綜上所述，近年來國內外對微創和無創血糖檢測的方法已開展了諸多研究，多種新型的微創及無創血糖檢測方法避免了傳統有創血糖檢測需要重復指尖采血帶來的創傷和交叉感染的風險，使血糖長期連續監測和智能閉環治療成為可能，具有廣闊的市場應用前景。然而，歸納到目前為止存在的微創和無創血糖檢測技術，尚存在以下問題：

（1）微創及無創血糖檢測技術中使用的葡萄糖傳感器存在靈敏度低、需要定期校準、檢測結果延遲以及組織損傷等問題。盡管采用多種新型納米電極使得傳感器的特異性和靈敏度有所提高，但仍面臨生產成本高、無法批量生產、價格昂貴的難題。

（2）光學無創血糖檢測方法雖然消除了檢測材料與血液或皮膚直接接觸的風險，但光學方法是通過各種光波對體內葡萄糖濃度的特定反應間接估計血糖水平，測定的血糖值與實際血糖值存在偏差，且線性范圍窄，需要后續的算法校正。此外不同檢測對象的個體差異如膚色、皮膚厚度和基礎代謝率的差異會導致葡萄糖濃度存在非線性差異，目前基于臨床試驗樣本的擬合方法不能完全適用于所有個體，缺乏大量樣本人群的臨床試驗數據對方法進行優化。

總結以上研究的不足，展望未來微創和無創血糖檢測的研究前景，作者認為可從以下方向展開深入研究：（1）克服不同生理信號間的干擾，實現葡萄糖濃度的精準檢測；（2）結合更多的物理參數（如pH、溫度）和其他與血糖相關的生物標志物，以糾正檢測結果。通過完善以上方面的研究，未來有望找到并設計出高精準性、高生物相容性和高安全性的實時動態檢測血糖濃度的方案。

審核編輯：劉清