加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地,率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù),率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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基于多重微空間拉曼光譜實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)的合作研究成果在《Nature Metabolism》發(fā)表

發(fā)布時(shí)間:2025-02-08 【字體: 】【打印】 【關(guān)閉

2025年2月5日,近觀科技首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所客座教授、瑞金醫(yī)院醫(yī)學(xué)芯片研究所所長(zhǎng)陳昌團(tuán)隊(duì)與瑞金醫(yī)院國(guó)家內(nèi)分泌代謝病臨床研究中心王衛(wèi)慶教授的臨床研究團(tuán)隊(duì)合作,成功開(kāi)發(fā)了一種具備皮下深度選擇性的多重拉曼光譜成像(mμSORS)創(chuàng)新技術(shù),使無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)邁入新時(shí)代。相關(guān)研究論文 “Subcutaneous depth-selective spectral imaging with mμSORS enables non-invasive glucose monitoring” 已正式發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊《Nature Metabolism》,為全球糖尿病患者帶來(lái)了擺脫指尖采血和靜脈抽血檢測(cè)的全新希望。

論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s42255-025-01217-w

同日,Nature Metabolism的News&Views發(fā)表德國(guó)糖尿病研究中心Andreas L. Birkenfeld教授和慕尼黑工業(yè)大學(xué)Vasilis Ntziachristos教授合寫(xiě)的題為:“A future without needles: non-invasive glucose measurements in patients with diabetes”的專家點(diǎn)評(píng)論文。其認(rèn)為無(wú)創(chuàng)血糖的實(shí)現(xiàn)難度大的原因是人體皮膚是一個(gè)復(fù)雜的屏障,通常皮膚各層被激發(fā)區(qū)域的信號(hào)混合在一起,使得傳統(tǒng)光學(xué)手段穿透皮膚并準(zhǔn)確測(cè)量血糖水平極具挑戰(zhàn)。中國(guó)的醫(yī)工合作研究提出的深度選擇性mμSORS技術(shù),可以選擇性探測(cè)皮膚血管區(qū)域的拉曼光譜,進(jìn)而大大提高人體無(wú)創(chuàng)血糖水平檢測(cè)的準(zhǔn)確性。大量的臨床數(shù)據(jù)足以證實(shí)其原理的可行性,在實(shí)現(xiàn)無(wú)針的無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)的艱難過(guò)程中,邁出了令人信服的一大步。

論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s42255-025-01221-0

近年來(lái),無(wú)創(chuàng)生理及生化指標(biāo)監(jiān)測(cè)已成為醫(yī)療科技發(fā)展趨勢(shì),如血氧飽和度、心率和血壓監(jiān)測(cè)技術(shù)已相對(duì)成熟并實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用。然而,無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)因其高度復(fù)雜性,被譽(yù)為生物傳感領(lǐng)域的“珠穆朗瑪峰”。目前,全球糖尿病患者已超過(guò) 5 億人,其中中國(guó)成人糖尿病患病率高達(dá) 12%,糖尿病已成為嚴(yán)峻的公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)。血糖的有效監(jiān)測(cè)是糖尿病管理的基礎(chǔ),然而現(xiàn)有檢測(cè)方法多需刺破皮膚,可能引發(fā)疼痛、感染等問(wèn)題,影響患者長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的依從性。因此,精準(zhǔn)、穩(wěn)定的無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)技術(shù)一直是科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界競(jìng)相攻克的難題。

在這一背景下,研究團(tuán)隊(duì)聚焦于無(wú)創(chuàng)光譜檢測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵挑戰(zhàn),包括皮膚個(gè)體差異大、血糖水平動(dòng)態(tài)變化快及光學(xué)散射復(fù)雜等問(wèn)題。他們首先結(jié)合光學(xué)相干斷層掃描(OCT)和共聚焦拉曼成像,系統(tǒng)分析了手掌大魚(yú)際區(qū)域的皮膚結(jié)構(gòu),建立了完整的皮膚數(shù)據(jù)庫(kù)。在此基礎(chǔ)上,團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了多重微空間偏移拉曼光譜成像(mμSORS)系統(tǒng),并開(kāi)展了兩階段臨床研究。

這種基于多重拉曼光譜成像的新技術(shù),不僅可實(shí)現(xiàn)具有高空間分辨率的皮下不同深度的同步探測(cè),并可有效降低表皮的背景信號(hào)干擾,極大提高血糖檢測(cè)的信噪比。第一階段通過(guò)系統(tǒng)性探索研究,確定無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)的最佳探測(cè)深度來(lái)自富含攜帶血糖信息的組織液和毛細(xì)血管的真皮-表皮交界處(DEJ)或其下方。并證實(shí)mμSORS能以完全無(wú)創(chuàng)的方式有效采集到人體血糖相關(guān)的拉曼光譜信號(hào),且在解析算法中發(fā)現(xiàn)提取出的主要因子的光譜與葡萄糖的拉曼光譜具有高度的一致性。為了進(jìn)一步驗(yàn)證該無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)技術(shù)的準(zhǔn)確性和通用性,第二階段,研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)針對(duì)200例糖尿病和30位正常健康人群的臨床研究,共收集30多萬(wàn)套由金標(biāo)準(zhǔn)靜脈血血糖值所標(biāo)定的mμSORS光譜數(shù)據(jù)集,并進(jìn)行血糖預(yù)測(cè)模型建模及分析,證實(shí)mμSORS無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)值與靜脈血血糖值之間絕對(duì)誤差的平均值MARD為14.6%,無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)值落在共識(shí)誤差網(wǎng)格臨床可接受區(qū)CEG(A+B)的占比高達(dá)99.4%。

更令人振奮的是,這項(xiàng)技術(shù)無(wú)需個(gè)體校準(zhǔn),即來(lái)即檢,適用于不同年齡、膚色和肥胖的人群,為未來(lái)大規(guī)模應(yīng)用奠定了很好的通用性基礎(chǔ)。審稿人盛贊這一研究是國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)創(chuàng)血糖檢測(cè)。

引至論文中的Fig.3。基于 230 例志愿者的臨床評(píng)估結(jié)果,充分證明了該技術(shù)的準(zhǔn)確性、通用性及可推廣性。(圖源:Nature Metabolism)

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院國(guó)家內(nèi)分泌代謝病臨床研究中心主任王衛(wèi)慶教授為論文最后通訊作者,近觀科技首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所客座教授、瑞金醫(yī)院醫(yī)學(xué)芯片研究所所長(zhǎng)陳昌研究員及近觀科技算法專家周琳博士為共同通訊作者,瑞金醫(yī)院的張翼飛主任醫(yī)師、汪龍主治醫(yī)師和近觀科技的張莉麗博士、邵帥博士為論文共同第一作者。本項(xiàng)目得到了國(guó)家重大專項(xiàng)、上海市科委、瑞金醫(yī)院廣慈高能計(jì)劃等資助。