基于中红外光谱的无创血糖监测技术临床验证：迈向糖尿病管理的新纪元

《Communications Medicine》：Clinical validation of noninvasive blood glucose measurements by midinfrared spectroscopy

本刊推荐：为解决糖尿病管理中反复指尖采血带来的痛苦与不便，DiaMonTech团队开展了基于中创红外光谱（MIR）的无创血糖监测（NIGM）技术的临床验证研究。通过量子级联激光器（QCL）激发组织间液（ISF）中葡萄糖分子特异性指纹吸收，结合光热偏转技术，在36人前瞻性研究中实现平均绝对相对差（MARD）19.6%-20.7%的精度，达到早期连续血糖监测（CGM）系统辅助使用标准，为真正无创糖尿病管理技术商业化奠定基础。

　　

对于全球数亿糖尿病患者而言，日常血糖监测如同一场无止境的"指尖酷刑"。传统血糖仪需要刺破皮肤获取血液样本，不仅带来疼痛和感染风险，更导致患者监测依从性降低。虽然连续血糖监测（CGM）系统通过植入皮下的细丝实现了微创监测，但仍需定期更换传感器并可能引起皮肤刺激。寻找一种真正无创、精准的血糖监测方法，因此被称为糖尿病技术领域的"圣杯"。

在这一背景下，DiaMonTech公司的研究团队在《Communications Medicine》发表了一项突破性研究，报道了基于中红外光谱技术的无创血糖监测系统的临床验证结果。该技术通过量子级联激光器（QCL）激发皮肤组织间液（ISF）中的葡萄糖分子，利用其在中红外区域（8-12μm）的特异性"指纹"吸收特征，结合光热偏转检测技术，实现了对血糖水平的无创精准监测。

研究团队开发了名为D-Base的台式无创血糖监测原型设备。该设备的核心是外腔可调量子级联激光器（EC-QCL），能够发射8.3-10.5μm波长的中红外光，用于激发皮肤中的葡萄糖分子。检测原理基于光热效应：葡萄糖分子吸收中红外光子后振动激发，随后通过热弛豫过程产生微量热量，形成瞬态热透镜。通过另一束可见/近红外探测激光检测这一热透镜引起的偏转，即可量化葡萄糖浓度。

关键技术方法包括：1）使用量子级联激光器中红外光源和光热偏转检测技术；2）针对36名参与者（包含1型糖尿病、2型糖尿病和健康人）开展前瞻性临床研究，由独立糖尿病技术研究所（IfDT）执行；3）采用四种支持向量回归（SVR）算法进行数据分析，比较不同校准策略的性能；4）以Contour Next血糖仪为参考标准，通过平均绝对相对差（MARD）、共识误差网格（CEG）等指标评估准确性。

时间 course of blood/ISF glucose

研究结果显示，无创监测值能够紧密跟随参考血糖值的变化趋势。如图5所示，三名代表性参与者（包括2型糖尿病、1型糖尿病和健康志愿者）在两次访视中的监测数据表明，D-Base测量值在参考值±20%的范围内波动，良好地再现了血糖变化的整体形态和趋势。

Analytical accuracy of the non-invasive method

算法2b表现最佳，两次访视的Pearson相关系数分别为0.771和0.690，超过预设的0.5成功标准。Bland-Altman分析显示95%的一致性界限约为±40%，且未发现明显的固定偏差或比例偏差。在±30%/±30 mg/dL的准确度标准下，符合率分别达到80.4%和81.3%。

研究结论表明，这种基于中红外光谱的无创血糖监测技术达到了早期CGM系统（如2005-2006年FDA批准的Medtronic和Dexcom产品）的精度水平。与基于近红外光谱的方法相比，中红外区域能够检测葡萄糖分子的基频振动，具有更高的特异性和信噪比。虽然当前测量时间约为4分钟，但研究团队已开发出专用QCL阵列，有望将测量时间缩短至10-20秒，并为可穿戴设备的小型化奠定基础。

该技术的重大意义在于首次在前瞻性临床研究中证明了中红外光谱无创血糖监测的可行性，为真正无创糖尿病管理技术的商业化打开了新局面。与需要频繁更换的CGM传感器不同，这种光学设备无需消耗品，预计使用寿命超过3年，长期使用成本更具竞争力。研究团队已基于此技术开发出手持式"D-Pocket"原型机，正计划开展更大规模的临床试验，进一步优化算法并简化校准流程，最终实现糖尿病患者的无痛、连续血糖管理。