Sử dụng hệ thống phân cực ánh sáng để phát hiện dấu hiệu bệnh tiểu đường bằng phương pháp quang học không xâm lấn

Phương pháp xác định glucose không xâm lấn trong mô người đã và đang được quan tâm lớn trong các phép đo quang học. Trong nghiên cứu này, các thông số quang học như đặc tính lưỡng chiết thẳng (LB), lưỡng sắc thẳng (LD), lưỡng chiết tròn (CB), và lưỡng sắc tròn (CD) của môi trường mờ đục được chiết xuất bởi một kỹ thuật phân tích tách rời dựa trên phương pháp ma trận Mueller và thông số Stokes.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sử dụng hệ thống phân cực ánh sáng để phát hiện dấu hiệu bệnh tiểu đường bằng phương pháp quang học không xâm lấnNghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 19 * Số 5 * 2015 SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHÂN CỰC ÁNH SÁNG ĐỂ PHÁT HIỆN DẤU HIỆU BỆNH TIỂU ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG HỌC KHÔNG XÂM LẤN Phạm Thị Thu Hiền*, Lê Thanh Hải**, Trịnh Thị Diệu Thường***, Nguyễn Đức Thắng*, Võ Văn Tới*, Huỳnh Quang Linh****TÓM TẮT Mục tiêu nghiên cứu: Phương pháp xác định glucose không xâm lấn trong mô người đã và đang được quantâm lớn trong các phép đo quang học. Trong nghiên cứu này, các thông số quang học như đặc tính lưỡng chiếtthẳng (LB), lưỡng sắc thẳng (LD), lưỡng chiết tròn (CB), và lưỡng sắc tròn (CD) của môi trường mờ đục đượcchiết xuất bởi một kỹ thuật phân tích tách rời dựa trên phương pháp ma trận Mueller và thông số Stokes. Tínhhiệu lực của phương pháp đo lường này đã được minh chứng trong xét nghiệm các mẫu đo khác nhau. Đối tượng nghiên cứu: Các kết quả thí nghiệm được trình bày sau đây là các thông số đo của hai mẫu vi cầupolystyrene microsphere (đường kính 5μm và 9μm) và nước de-ion hóa có chứa glucose. Sau đó, tính chất lưỡngchiết tròn của glucose của ba mẫu được so sánh và kiểm định thành công trong nghiên cứu này. Thuật toán mớinày được giới thiệu ở đây không cần bất kỳ quá trình khử tính chất nhiễu trong mẫu. Kết quả là, phương phápđược đề xuất này có tiềm năng cho các ứng dụng như đo đặc tính collagen và cấu trúc cơ bắp (dựa trên tính chấtLB), nhận biết sự khác biệt trong các mô của con người (dựa trên tính chất LD), đo đặc tính của cấu trúc protein(dựa trên tính chất CB/CD) hoặc phát hiện dấu hiệu bệnh tiểu đường (dựa trên tính chất CB). Phương pháp nghiên cứu và kết quả: Trước tiên, khả năng đo và độ chính xác của mô hình đã đề xuất đểđưa ra các tính chất quang học của một mẫu đo sinh học được xác nhận bằng cách sử dụng lập trình mô phỏng(ngôn ngữ Matlab). Sau đó, các thí nghiệm được thiết lập để đo các tính chất phân cực của những mẫu sinh họckhác nhau cụ thể là hai dung dịch của các hạt micro đường kính khác nhau tương ứng (microspheres polystyrene)có chứa D-glucose; và nước de-ion hóa có chứa D-glucose. Đúng như dự đoán, một kết quả tốt về mối tương quancủa tính chất CB và sự gia tăng của nồng độ đường (D-glucose) của dung dịch trong phạm vi xem xét từ 0 ~0,7mM (miliMol). Qua kiểm nghiệm, độ lệch chuẩn của các góc quay quang học được tìm thấy là 0,05°. Kết luận: Các kết quả thực nghiệm đã chỉ ra rằng khi lượng đường (glucose) trong máu cao thì tính chất CBsẽ tăng cao tương ứng, từ đó có thể phát hiện kịp thời các dấu hiệu bệnh tiểu đường. Thêm vào đó, một ưu điểmcủa đề tài là có thể đo lường tất cả các thông số phân cực trong mẫu sinh học bất kỳ mà không lo có bất kỳ vấn đềgì vì nhiễu; đó là bởi vì thuật toán của đề tài nghiên cứu này có thể tách rời tất cả các thông số độc lập để đạt kếtquả chính xác cao hơn. Từ khóa: Môi trường mờ đục, D-glucose, polystyrene microsphere, đo lường quang học không xâm lấn. * Bộ môn Kỹ thuật Y Sinh, Đại học Quốc tế - Đại học Quốc gia TP.HCM ** Khoa Cơ khí, Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP.HCM, *** Khoa Y học Cổ truyền, Đại học Y Dược TP.HCM **** Khoa Khoa học Ứng dụng, Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP.HCM. Tác giả liên lạc: TS. Phạm Thị Thu Hiền ĐT: 0909 065306 Email: ptthien@hcmiu.edu.vn306Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 19 * Số 5 * 2015 Nghiên cứu Y họcABSTRACT USING THE POLARIZED LIGHT SYSTEM TO DETECT DIABETES SIGNS BY NONINVASIVE OPTICAL MEASUREMENT Pham Thi Thu Hien, Le Thanh Hai, Trinh Thi Dieu Thuong, Nguyen Duc Thang, Vo Van Toi, Huynh Quang Linh * Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 19 - No 5 - 2015: 306 - 316 Objectives: Noninvasive determination of glucose in human tissue has led to an increment of interest inoptical measurements. In this study, optical parameters in linear birefringence, linear dichroism, circularbirefringence, and circular dichroism properties of turbid media is extracted by a decoupled analytical techniquebased on the Mueller matrix method and the Stokes parameters. The validity of the proposed measurement methodin testing different samples is proved. Materials: The experimental results have showed the effective parameters of two types polystyrenemicrospheres (5μm and 9μm diameter) and de-ionized water with containing glucose. Then, the circularbirefringence property of glucose of three samples is compared and calibrated successfully in this study. This newalgorithm introduced here does not need any purification process in sample. As a result, the proposed approach haspotential for applications such as collagen and mus ...