Применение нейронных сетей для неинвазивного определения уровня гликированного гемоглобина на примере инновационного портативного глюкометра в клинической практике

Обоснование. В последнее десятилетие интерес к неинвазивному мониторингу уровня гликемии значительно возрос [1]. Это обусловлено стремлением снизить дискомфорт пациентов, а также риск инфекций, связанных с традиционными инвазивными методами [2]. Рамановская спектроскопия, считающаяся перспективной для неинвазивных измерений [3], в сочетании с машинным обучением может привести к более точным и быстрым способам диагностики состояний, связанных с нарушениями гликемии [4].

Цель — создание и валидация нового портативного глюкометра на основе Рамановской спектроскопии с использованием методов машинного обучения для неинвазивного определения уровня гликированного гемоглобина (HbA_1c).

Материалы и методы. Исследование проводилось на выборке из 100 добровольцев различной возрастной группы и пола, с различным статусом здоровья, включая людей с сахарным диабетом 1-го, 2-го типов и без него. Для сбора данных использовался разработанный нами портативный прибор, основанный на регистрации Рамановских спектров с лазерным возбуждением 638 нм. Данные анализировались с использованием нейронных сетей Support Vector Machine [5].

Результаты. После обработки спектроскопических измерений с использованием Support Vector Machine, система показала сравнимые с традиционными методами (такими, как высокоэффективная жидкостная хроматография) чувствительность (95,7%) и специфичность (84,2%) в определении уровня HbA_1c [6]. Выявлено, что алгоритм достаточно адаптивный и может быть использован в широком диапазоне типов кожи, вне зависимости от возраста и пола участников. Результаты указывают на возможность использования разработанного прибора в клинической практике.

Заключение. Разработанный портативный глюкометр на основе Рамановской спектроскопии в комбинации с алгоритмами машинного обучения может стать обнадёживающим шагом к неинвазивному и непрерывному мониторингу уровня гликемии у пациентов с сахарным диабетом.