非侵入性疾病诊断的光谱学

图1:用反射测量头测定光学皮肤参数和荧光。

光谱分析在生物医学研究领域发挥着越来越重要的作用。在本应用中，介绍了安多尔三叶菊303i光谱仪与光学探测器iDus DV420A-OE (UV-VIS)和iDus InGaAs DU490A-1.7 (IR)的结合，用于开发新的医疗诊断工具。主要重点是发展用于疾病诊断的创新无创光学检测方法，以替代现有的湿化学程序，并发展快速、廉价的筛查系统，用于广泛疾病的早期诊断。进一步的应用是优化皮肤癌治疗。

在医学和运动医学中，红细胞压积(Hct)被用作诊断缺铁、失血、身体状况等各种疾病的重要血液指标。使用目前的分析方法，大约需要从人的静脉中抽取100 μl血液。目前正在开发一种用于确定Hct的光学测量方法，以代替这种侵入性方法。为了获得必要的计算参数，在指尖检测皮肤表面的透射辐射(波长在600 ~ 1700 nm)和反射光谱(光谱区域:400 ~ 1000 nm)。采用卤素灯作为光源，利用分光计和Andor Solis软件对透射光和反射光进行光谱分析。根据检测到的光谱，可以准确地计算出红细胞压积、血红蛋白浓度和含水量。

图2:用反射测量头测定光学皮肤参数和荧光。

在德国，现在大约有600万人患有2型糖尿病。据估计，目前仍有1100万人处于糖尿病前期。通常糖尿病的诊断是在症状首次出现后进行的。在血糖浓度升高之前很长一段时间，皮肤中晚期糖基化终末产物(AGEs)的数量就会增加。这些AGEs被认为是糖尿病的早期生物标志物。AGEs的浓度也随着年龄的增长而增加。如果浓度明显高于平均水平，就会被诊断出患病。

AGEs的激发波长为360 nm，发射波长为430 nm。用光学反射头测量皮肤表面的荧光和反射质量。光源为高功率UV-LED(波长365 nm)和高功率中性白光LED。通过分析皮肤荧光光谱可以确定AGEs的近似浓度。确定的数据用于开发一个快速，有利的诊断筛选系统。

图3:在指尖通过透射测量测定血液化合物。

在光动力治疗中，光学治疗系统的生物效率是由光敏剂和光系统的光学性质结合来描述的。利用Andor光谱仪系统测定了不同厂家的光敏剂前体和最终产物原卟啉IX的吸收特性以及不同治疗药物的发射质量。

如果光源的光学特性与光敏剂的光学吸收质量相适应，则获得最佳的生物效率。

Andor三叶草303i光谱仪系统的模块化结构提供了不同光谱测量模式的工具箱，可用于医疗技术中开发新的诊断和治疗系统和应用。万博电脑网页版登录该系统允许在一个光谱仪系统的宽紫外-可见-近红外光谱的不同测量设置。

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有关iDus DV420A-OE探测器，iDus DU490A-万博电脑网页版登录1.7和三叶菊303i光谱仪在我们实验室的当前应用的更多信息，请与我们联系。

W. Kullmann教授和B. Keßler教授
医学工程研究所
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