[논문]근적외선 반사를 이용한 인체 팬텀의 글루코즈 농도 측정

전계진; 황인덕; 조혜민; 한상준; 윤길원

근적외선 반사를 이용한 인체 팬텀의 글루코즈 농도 측정
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전계진 (삼성종합기술원 메디컬 응용팀) , 황인덕 (삼성종합기술원 메디컬 응용) , 조혜민 (삼성종합기술원 메디컬 응용) , 한상준 (삼성종합기술원 메디컬 응용) , 윤길원 (삼성종합기술원 메디컬 응용팀)

혈당의 비침습적인 측정의 필요성은 잦은 채혈로 인한 감염의 우려, 필요할 때마다 채혈의 고통 없이 혈당을 측정할 수 있다는 장점 때문에 지난 20여 년 동안 활발히 연구되어 왔다. 근적외선 및 원적외선 흡수분광법, 라만분광법, Polarization rotation 또는 Stimulated Raman 측정법, 온도측정법, 통계적 분석법, 전처리연구 등 많은 분야에서 접근하고 있지만 아직까지는 in vivo 측정에 성공하고 있지 못하고 있다 [1]. (중략)

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문제 정의

또한 파장의 특이성이 없으며 산란입자의 크기, 모양, 밀도에 따라 파장 경향성을 갖게 된다. 따라서 실험 샘플을 글루코즈 뿐만 아니라, 산란자의 농도를 다 르게 해주어서 산란 변화가 있는 계의 혈당농도 예측 여부를 확인하였다.

제안 방법

Foss-NIRSystems사의 6500(Foss NIRSystems, USA)를 이용하여 실험계획 법을 통해 얻어진 tissue phantom 21개에 대해 400 — 2500 nm 영역에서 산란 반사 스펙트럼으로부터 effective absorbance spectra를 얻었다. 1100-2500 nm 영역에서 생체 조직과 유사한 intralipid의 농도를 같은 geometry를 갖는 조건에서 측정해본 결과 약 4%임을 확인하였다 [Fig.
02 (Infometrix) 다변량 통계분석 프로그램을 사용하였다. 산란 효과를 보 상하기 위해 multiplicative scatter correction (MSC)를 적용하였고 여러 파장 영역을 나누어서 분석하 였.다.
생체 조직을 산란자의 농도 변화를 시뮬레이션하기 위하여 산란자의 농도를 3개의 수준(4%, 4.08%, 4.16%)으로 조절하였으며 글루코즈의 농도도 인체의 생리학적 범위에서 7수준(0, 100, 200, 400, 600, 800, 1000 mg/dl)으로 구성하였다. 농도추정 모델은 Partial Least Squares Regression(PLSR)을 적용하 였는데 이를 위하여 Pirouette3.

데이터처리

16%)으로 조절하였으며 글루코즈의 농도도 인체의 생리학적 범위에서 7수준(0, 100, 200, 400, 600, 800, 1000 mg/dl)으로 구성하였다. 농도추정 모델은 Partial Least Squares Regression(PLSR)을 적용하 였는데 이를 위하여 Pirouette3.02 (Infometrix) 다변량 통계분석 프로그램을 사용하였다. 산란 효과를 보 상하기 위해 multiplicative scatter correction (MSC)를 적용하였고 여러 파장 영역을 나누어서 분석하 였.

성능/효과

Foss-NIRSystems사의 6500(Foss NIRSystems, USA)를 이용하여 실험계획 법을 통해 얻어진 tissue phantom 21개에 대해 400 — 2500 nm 영역에서 산란 반사 스펙트럼으로부터 effective absorbance spectra를 얻었다. 1100-2500 nm 영역에서 생체 조직과 유사한 intralipid의 농도를 같은 geometry를 갖는 조건에서 측정해본 결과 약 4%임을 확인하였다 [Fig.l].
다. 분석한 결과를 Table 1에 나타내었는데 글루코즈 overtone 대역인 1100-1888 nm 가 가장 좋은 결과를 보여주며, combination band 인 2044-2392nm 영역은 SEV가 큰 값을 가지는데 이는 매질의 흡 수가 산란보다 훨씬 크므로 산란 반사되어 나오는 정보가 매우 작으며 또한 반사된 대부분의 빛은 매질 을 거의 투과하지 않은 빛이기 때문에 매질의 정보가 거의 없다고 볼 수 있다.

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