估計組織中的細胞外水濃度的方法

2023-05-27 21:26:41

專利名稱：估計組織中的細胞外水濃度的方法
技術領域：
本發明涉及用於評估和估計一個或一個以上體液量度的裝置和方法。

背景技術：
脫水可與發展成牙科疾病、尿道感染、支氣管肺病症、腎結石、便秘、較差的免疫功能、心血管病變和認知功能減退的增加的風險相關聯。體液平衡的維持通常可能是病重患者的照料與治療中最重要的問題之一，然而醫生只能使用少數診斷工具來幫助他們處理這項重大任務。舉例來說，患有充血性心力衰竭的患者常常遭受慢性全身浮腫，而慢性全身浮腫必須控制在嚴格限度內以確保適當的組織灌注並防止危險的電解質紊亂。遭受腹瀉的嬰兒和兒童的脫水如果不及時診斷和治療的話可能危及生命。
判斷浮腫或脫水的嚴重程度的最普通方法是基於主觀的臨床症狀(例如，肢體腫脹、黏膜乾燥)的判讀，以及由對排尿頻率、心率、尿素氮(BUN)/肌酸酐比率和血液電解質水平和/或蛋白質水平的測量所提供的額外信息。然而，這些現有的單變量評估法均不提供易於確定水保持或損耗的手段。


發明內容
因此，需要用於監視體液(例如，水)量度的較少侵入性、較少主觀性且較準確的方法和裝置。根據一些特定實例實施例，本發明涉及用於評估體液相關量度和其中的變化的系統、裝置和/或方法。根據本發明，其它特定實例實施例進一步涉及用於使(例如)特定組織中的體液相關量度與相應的全身量度相關的系統、裝置和/或方法。
根據一些特定實例實施例，本發明提供用於評估受試者體內的細胞外液量度的方法，其包含(a)從光源朝向所關注的組織部位放射具有至少一個波長的光，其中所放射的光的一部分被所關注的組織部位反射，(b)從距光源約零毫米到約二十毫米(例如，從約一毫米到約五毫米)的位置處檢測被所關注的組織部位反射的光的至少一個波長，(c)從光源朝向參考組織部位放射具有至少一個波長的光，其中所放射的光的一部分被參考組織部位反射，(d)從距光源約零毫米到約二十毫米(例如，從約一毫米到約五毫米)的位置處檢測被參考組織部位反射的光的至少一個波長，以及(e)對來自所關注的組織部位的檢測到的反射光和來自參考組織部位的檢測到的反射光進行處理以計算細胞外水量度。根據一些特定實例實施例，本發明進一步提供用於評估受試者體內的細胞外水量度的方法，其包含(a)評估受試者體內的第一組織部位處的第一局部水量度，(b)評估受試者體內的第二組織部位處的第二局部水量度，以及(c)對所述第一和第二局部水量度進行處理以產生全身細胞外水量度。在其它特定實例實施例中，本發明提供用於評估細胞外液體積的變化的方法，其包含(a)測量具有第一靜水壓力的組織部位處由光學檢測器接收的第一光學信號，(b)測量具有第二靜水壓力的組織部位處由光學檢測器接收的第二光學信號，(c)從第一和第二組光學信號中估計體液含量，以及(d)確定所述體液含量估計值與靜水壓力的差異的關係，並從所述關係中估計細胞外液體積的變化。本發明額外提供用於評估受試者體內的全身體液量度的系統和/或裝置，所述系統和/或裝置包含局部體液含量探測器，其經配置以評估所關注的組織部位處的局部體液量度；局部體液含量探測器，其經配置以評估組織參考部位處的局部體液量度；以及處理裝置，其中所述處理裝置可操作地耦合到經配置以評估所關注的組織部位處的局部體液量度的局部體液含量探測器，可操作地耦合到經配置以評估組織參考部位處的局部體液量度的局部體液含量探測器，且經配置以處理所關注的組織部位處的局部體液含量量度和組織參考部位處的局部體液含量量度以產生全身體液含量量度。在其它特定實例實施例中，用於評估受試者體內的體液量度的系統和/或裝置可包含局部體液含量探測器，其經配置以評估組織部位處的局部體液含量量度；位置信息傳感器，其經配置以評估探測器、所關注的組織部位或探測器與所關注的組織部位的位置信息；以及處理器，其中所述處理器可可操作地耦合到局部體液含量探測器，可操作地耦合到位置信息處理器，且經配置以處理局部體液含量量度和位置信息以產生細胞外液量度。
在本發明的一些特定實例實施例中，用於評估細胞外液含量量度的系統和/或裝置可包含用於評估第一靜水壓力下組織部位處的體液含量量度的構件；用於評估第二靜水壓力下組織部位處的體液含量量度的構件；以及用於處理第一靜水壓力下組織部位處的體液含量量度和第二靜水壓力下組織部位處的體液含量量度以產生細胞外液含量量度的構件。
根據本發明的一些特定實例實施例，用於評估體液量度的探測器可包含探測器外殼，其經配置以放置在接近所關注的組織部位處；近紅外光放射光纖纜線，其連接到探測器外殼且經配置以將具有至少一個波長的輻射傳導到組織位置；近紅外光檢測光纖纜線，其連接到探測器外殼且經配置以從組織位置接收輻射的至少一個波長；以及組織壓縮器，其經配置以改變(例如，增加或減小)組織部位(例如，所關注的組織部位、組織參考部位，或所關注的組織部位與組織參考部位兩者)的靜水壓力。在一些特定實例實施例中，探測器可進一步包含至少一個無菌表面(例如，探測器可在該處與對感染敏感的損壞組織或其它組織相關聯和/或接觸)。



通過部分參考以下描述內容和附圖將了解本發明的一些特定實例實施例，附圖中 圖1是水含量作為20與79歲之間的男性和女性的總質量和瘦質量的百分比的條形圖。
圖2是水含量作為20與79歲之間的男性和女性的無脂質量和無脂無骨質量的百分比的條形圖。
圖3是對同一受試者的單獨無脂或瘦水分數(「fwL」)測量之間的相關度的曲線圖。
圖4A展示根據本發明的教示具有處於嚙合位置的一次性水探測器的系統的一個實例的等距視圖； 圖4B展示具有處於脫離位置的一次性水探測器的圖4A的水評估系統的剖視圖； 圖5A展示根據本發明的教示具有處於嚙合位置的一次性水探測器的系統的一個實例的等距視圖； 圖5B展示具有處於脫離位置的一次性水探測器的圖5A的系統的剖視圖； 圖5C展示圖5A的系統的變型的等距視圖，其中監視器與基礎單元分離且一次性水探測器與受試者的軀幹的中線接觸； 圖6展示在不同高度取得的在活組織檢查中測量瘦水分數(fwL)的結果。
圖7展示具有與活組織檢查同時搜集的數據的光學fwL估計值。
圖8展示當包含脂肪時局部與全身水分數之間的關係(fw)。所述測量在一系列1小時步驟中通過靜脈注射流體(1L乳酸林格氏液)的小豬(年齡1-3個月，質量10-20kg)體內進行。在估計局部與全身水分數之前，在20分鐘周期內施予每一流體大丸劑，之後是40分鐘的平衡。通過實驗結束時均質畜體的化學分析來確定作為全身質量的分數的全身水(fw)。通過將實驗期間動物的質量與解剖後身體成分分析進行組合併假定質量變化僅由水含量變化引起，可在實驗中的任何點確定fw。從腹部和胸部上的部位收集活組織(直徑為5-8mm，且約3mm深)。對於圖中顯示的每一數據點，求3-9個活組織檢查結果的平均值，小心地平衡從質量中心上方取得的活組織的數目與從質量中心下方取得的活組織的數目。使用相同化學分析方法來執行整個畜體和局部活組織樣本的成分分析。
圖9展示來自與圖8相同的實驗的數據，只是局部和總體水計算為瘦質量(fwL)而不是總質量(fw)的分數。

具體實施例方式 根據一些特定實例實施例，本發明的系統、裝置和/或方法可用於評估、監視和/或調節受試者體內或受試者的任何部分內的體液(例如，水)狀態。舉例來說，通常向處於手術或重病特護的患者多次施予各種流體以及利尿劑，而不評估患者水合作用。在缺乏此類反饋的情況下，患者可能有不適當或過量全身性水合的風險。根據另一特定實例實施例，本發明的系統、裝置和/或方法可用於通過評估一個或一個以上體液相關量度來使該風險最小化。根據又一特定實例實施例，本發明的系統、裝置和/或方法可應用於受試者身體的任何組織和/或區域。可在任何多細胞生物和/或多細胞生物的任何部分中評估體液量度。在一些特定實例實施例中，受試者可以是哺乳動物(或其它動物)。在其它特定實例實施例中，哺乳動物受試者可以是人類。
水在身體內一般可分割到兩個隔室中的一者中，即細胞內部(細胞內隔室)和細胞外部(細胞外隔室)。細胞外隔室進一步劃分為血管和間質隔室。根據又一特定實例實施例，本發明的系統、裝置和/或方法可允許評估體液相關量度，包含(不限於)(a)總水分數(fwT)、(b)無脂和/或瘦組織水分數(fwL)、(c)血管內水分數(fwIV)、(d)血管外水分數(fwEV)、(e)間質水分數(fwIS)、(f)細胞內水分數(fwIC)、(g)細胞外水分數(fwEC)和/或(h)其組合。
根據本發明的教示可使用量化身體內的體液(例如，水)的若干方法，包含(不限於)生物阻抗、經皮水份損失、粘彈性測量、電介質電導、光學分光光度測定法、磁共振、超聲和/或其組合。舉例來說，可使用生物阻抗分析和/或生物電阻抗分光術來施加電流以評估組織傳導性，且藉此獲得局部和/或全身性體液量度。
可使用本發明的系統、裝置和/或方法來評估受試者身體的任何組織部位。在一些特定實例實施例中，可評估皮膚表面處或附近的部位的體液(例如，水)含量。在其它特定實例實施例中，可評估器官表面處或器官內的局部組織部位的水含量。可評估的器官包含(不限於)腦、眼睛、鼻、嘴、食道、胃、皮膚、腸、肝臟、膽囊、胰腺、脾臟、心臟、血液、肺臟、腎臟、肝臟、陰道、子宮頸、子宮、輸卵管、卵巢、陰莖、睪丸、前列腺、膀胱和/或胰腺。可評估的組織包含(不限於)肌肉、骨骼、脂肪、筋和/或韌帶。
體液評估 根據本發明的一些非限定性特定實例實施例，可在單一組織中評估體液量度。此類單一部位評估可與額外信息組合以依據相同量度和/或另一量度估計受試者全身水狀態。舉例來說，可基於評估部位的水狀態與全身體液量度緊密相關的經驗判斷來選擇評估部位。此類部位可包含(不限於)側臥的受試者的軀幹的中線和心臟位於前額下方的受試者的前額，且全身量度可以是無脂百分比的水。也可利用其它部位。
本發明還提供特定實例實施例，其中可基於所證明的、計算的或估計的直接或成比例相關將全身量度用作組織特定的體液量度的代替物。在一個實例中，可獲得和/或使用全身體液量度來估計和/或確定相應的局部體液量度。全身體液量度(例如，總間質體積)也可用作不同局部量度(例如，局部間質體積)的代替物。
漫反射率或透射率近紅外(「NIR」)分光術方法可用於測量組織中的體液(例如，水)的分數。皮膚的體液(例如，水)含量的增加或減少產生其NIR反射光譜在三個主要波長帶(950-1400nm、1500-1800nm和2000-2300nm)中的獨特變化，在所述三個主要波長帶中非血紅素蛋白(主要為角蛋白、膠原蛋白和彈性蛋白)、脂質、血紅蛋白和水吸收光。
組織水分數fw可定義為水的濃度與水和組織的其它成分的吸光度總和的比率，或者 其中Cw是水的濃度，且CT是組織成分的組合的濃度。在一些實施例中，可以分數重量、分數體積、摩爾濃度、摩爾濃度或其它單位為單位來表達濃度。如數值模擬和實驗研究表明，可在存在非特定散射變化、溫度和其它幹涉變量的情況下測量組織水分數。
通過將在不同頻譜波長下測量的組織反射率(或透射率)進行組合來計算組織成分的濃度。組織的各種成分(除水之外)的吸光度可包含在這些測量中。舉例來說，在一個特定實例實施例中，可包含所有其它主要組織成分(例如，非血紅素蛋白、脂質(「脂肪」)和血紅蛋白)，因而計算總組織水分數fwT。
在其它特定實例實施例中，可從測量的組織水分數中特定地排除組織的某些成分。本發明預期使用排除組織成分的任何手段，包含(不限於)分光鏡方法、物理方法和/或計算方法。
本文揭示用於從組織水分數的計算中排除某些組織成分的分光鏡方法的非限定性實例。在一種特定實例實施例中，可選擇歸因於所選擇的組織成分的吸光度影響可能較小的光譜區域。舉例來說，可以大於約1150nm的波長測量反射率或透射率以減少血紅蛋白吸光度的影響。在另一實例中，可通過適當組合以多個波長進行的分光鏡測量來取消歸因於組織成分的吸光度影響。在血紅蛋白的情況下，可以短至950nm的波長測量反射率或透射率，但可通過適當組合以多個波長進行的反射率或透射率的測量來減少血紅蛋白吸光度的影響。
在一些特定實例實施例中，可使用此類分光鏡方法從CT中排除歸因於脂質的吸光度。這樣做產生無脂或瘦組織中的分數水fwL。
用於排除某些組織成分的物理方法的非限定性實例包含(a)對評估部位施加力，以及(b)將源-檢測器相對於評估部位放置在界定的位置。施加到評估部位的力可以是萬有引力。舉例來說，在質心下方的評估部位(例如，踝)可含有移動成分。為了從測量中減少或消除移動成分，受試者可(例如)重新定向，以使得評估部位在受試者的質心上方(例如，使受試者躺在醫院病床上並將踝抬高到心臟以上)。不限於任何動作機制，當評估部位在質心上方時，移動組織成分可響應於萬有引力而流出評估部位。
施加到評估部位的力也可以是壓力。在一些特定實例實施例中，可在評估部位處施加和/或釋放壓力之前和之後測量分數水，從而允許將組織的移動血管內或間質部分包含在測量中或從測量中排除。可通過任何方法(包含(不限於)使用壓縮重量、箍帶、皮帶或其它裝置)將壓力施加到評估部位。通過將壓力適當施加到評估部位，可能評估血管內空間中的分數水含量fwIV和/或血管外空間中的分數水含量fwEV或者間質空間或細胞內空間中的分數水含量。在額外特定實例實施例中，可通過光電容積描記，例如通過利用血液通過組織的天然動脈搏動來實現這些測量。
還可通過相對於評估部位選擇性地放置源-檢測器來實現從評估中排除一些組織成分的吸光度。在一些特定實例實施例中，源和檢測器可彼此分離約零毫米到約二十毫米(例如，約一毫米到約五毫米，或多達6.5毫米)。然而，視部位和源-檢測器而定，可利用其它分離距離。分離可以真皮為目標，同時避免將僅指示皮膚的角質層的淺穿透。分離還可避免進入高下伏脂肪含量層或甚至進一步到達含骨骼層中的深穿透。為了避免使光分路通過表皮的表層，光源和/或檢測器可經配置以具有低數值孔，例如小於約0.3弧度。然而，視光源和/或檢測器而定，可使用其它孔。
如果必要，可通過(例如)將以測量反射率時的波長通過真皮的光學路徑長度緊密匹配來使水分數評估對於散射變化的敏感度最小化。可通過明智地選擇具有類似的吸收散射特性的波長(例如，波長組)來實現此匹配。此類波長和/或波長組可選自上文論述的三個主要波長帶(950-1400nm、1500-1800nm和2000-2300nm)中的任一者。根據一些特定實例實施例，波長、波長對和/或組可在這三個主要帶中的一者內選擇，而不是從這些帶之間選擇。舉例來說，1180和1300nm的波長對是一波長組，其中以這些波長通過真皮的光學路徑長度儘可能緊密地匹配。根據一些特定實例實施例，在一帶內，可選擇相差約一(1)納米到約四百五十(450)納米的波長。舉例來說，可選擇一帶內的相差約5納米、約10納米、約15納米、約20納米、約25納米、約30納米、約35納米、約40納米、約45納米、約50納米、約55納米、約60納米、約65納米、約70納米、約75納米、約80納米、約85納米、約90納米、約95納米、約100納米、約105納米、約110納米、約115納米、約120納米、約125納米、約130納米、約135納米、約140納米、約145納米、約150納米、約155納米、約160納米、約165納米、約170納米、約175納米、約180納米、約185納米、約190納米、約195納米、約200納米，或約200納米以上的波長。
各種生物組織成分的光吸收峰值可隨著溫度變化而改變。可通過將測量反射率時的波長選擇為接近水吸收光譜中的溫度等吸光度波長來使水分數評估對溫度變化的敏感度最小化。舉例來說，可在吸收光譜中不發生顯著溫度改變的點處選擇波長。或者，如果溫度改變的程度已知或可估計，那麼可選擇波長組，以使得當組合光學測量以計算組織水量度的值時可在數學上消除溫度改變。此類波長組可選自上文論述的三個主要波長帶(950-1400nm、1500-1800nm和2000-2300nm)中的任一者。根據一些特定實例實施例，波長、波長對和/或組可在這三個主要帶中的一者內選擇，而不是從這些帶之間選擇。舉例來說，1195和1300nm的波長對是水吸收光譜中的這樣一對溫度等吸光度波長。
近紅外光源可經配置以放射一個或一個以上波長。檢測器可相應地經配置以檢測一個或一個以上波長的反射率透射率或吸光度。反射率數據可根據等式(2)而轉換為吸光度數據 A＝log[1/R(λ)](2) 其中R是在波長λ處的反射率。當放射並檢測到兩個或兩個以上波長時，所測量的反射率透射率可經組合以形成單一比率、比率之和、形式為log[R(λ1)/R(λ2)]的比率的比率，和/或log[R(λ)]項的加權和的比率，其中分子主要取決於水的吸光度，且分母主要取決於水與其它特定組織成分的體積分數之和，使得分母對於這些特定成分和水的任一者的濃度的變化近似同等敏感。
因此，在本發明的一個特定實例實施例中，可根據以下等式，基於兩個波長處的反射率透射率R(λ)的測量以及根據經驗選擇的校準常數c0和c1來估計水分數fw fw＝c1log[R(λ1)/R(λ2)]+c0(3) 如數值模擬以及體外實驗中所證明，可使用等式(3)在50％與80％之間的水含量範圍內以近似+/-2％的精確度來估計總組織水分數fwT，其中在兩個波長處測量反射率R(λ)且根據經驗確定校準常數c0和c1。適宜的波長對的實例包含(但不限於)(a)λ1＝1300nm和λ2＝1168nm以及(b)λ1＝1230nm和λ2＝1168nm。
還可根據以下等式(4)，基於三個波長處的反射率或透射率R(λ)的測量以及根據經驗確定的校準常數c0、c1和c2來估計水分數fw fw＝c2log[R(λ1)/R(λ2)]+c1log[R(λ2)/R(λ3)]+c0(4) 可使用併入有額外波長處的反射率測量的等式(4)來獲得更佳的絕對準確度。對於切離的皮膚的體外實驗的結果指示波長三元組(λ1＝1190nm、λ2＝1170nm、λ3＝1274nm)基於等式(4)產生總組織水含量的準確的估計值。
根據一些特定實例實施例，可根據以下等式(5)，基於三個波長處的反射率或透射率R(λ)的測量以及根據經驗確定的校準常數c0和c1來估計水分數fw 使用等式(5)獲得的估計值的準確度可好於使用還併入有額外波長處的反射率測量的等式(4)而獲得的估計值的準確度。數值模擬指示可使用等式(5)將總組織水估計在+/-0.5％內，其中在三個緊密間隔的波長λ1＝1710nm、λ2＝1730nm和λ3＝1740nm處測量反射率。額外的數值模擬指示可使用等式(5)通過將1125、1185和1250nm處的反射率測量進行組合來實現瘦組織水含量fwL的準確測量。
組織體液監視器可向臨床醫師提供患者需要較多、較少還是不需要流體來實現所需的水合狀態的指示。此類測量可能由於人類脂肪含量的高度可變性的緣故而不如臨床上所需(此時使用報告相對於總質量或總組織含量的分數水的儀器來確定)的那樣普遍適用。脂肪含有極少的水，因此身體的分數脂肪含量的變化直接導致身體的分數水含量的變化。
當對許多患者求平均時，脂肪含量的性別和年齡相關差異揭示水含量的全身性變化。此觀察結果已在文獻中較好地證明，如(例如)圖1所示。圖1所示的值是從科恩(Cohn)等人的J.Lab.Clin.Med.(1985)105(3)，305-311的表II-III中計算出的。
相比之下，當從計算中排除脂肪時，健康的受試者體內的分數水含量fwL在性別和年齡上可能是一致的，如(例如)圖1和2所示。這暗示對於某些情形來說，fwL可能是比fw在臨床上更為有用的測量。如果從計算中排除骨骼質量，那麼可觀察到受試者之間的分數水含量的「正常」水平的變化的額外減少，如圖2中可看到。這可能歸因於身體的骨骼含量往往隨年齡而減小(例如，由於骨質疏鬆)的事實。因此，使用本發明的源-檢測器分離、波長帶選擇或計算算法進行的組織中fwL的測量可與作為無脂無骨身體含量的分數的全身水含量緊密相關。
還可根據以下等式，基於多個波長處的反射率R(λ)的測量來估計組織水分數fw 其中pn和qm是校準係數；R(λ)是以一波長接收的輻射的測量值；且n＝1-N和m＝1-M表示可由波長的相同或不同組合組成的多個波長的指數。
組織分析物的量化的障礙可能是受試者之間的組織的散射係數的高度可變性。根據等式(6)確定分數組織水所提供的優點是，(例如)如果從同一波長帶(950-1400nm、1500-1800nm或2000-2300nm)內選擇N+1個波長，則可消除散射變化。以下提供對等式(6)消除散射變化的方式的說明。
可根據比爾-朗伯(Beer-Lambert)等式的修改形式來給組織反射率建模 其中 R是組織反射率； l是波長為λ的光的平均路徑長度； ∈j和cj是組織中成分j的消光係數和濃度；且 log{I0(λ)}是散射偏移項。
根據此模型，散射對組織反射率的相依性是歸因於偏移項log{I0(λ)}和路徑長度變化項l(λ)。由於散射係數隨波長而緩慢變化，所以通過從同一波長帶內選擇所有波長可將波長對散射係數的相依性忽略不計到良好的近似。在這些情形下，通過將波長N+1(或M+1)處的反射率的對數乘以用於與N(或M)個其它波長處的反射率的對數相乘的係數之和的負數，消去了等式(6)的分子和分母兩者中的散射偏移項。這可(例如)通過將等式(7)代入等式(6)的分子中以獲得等式(8)而看出 (8) 回顧等式(8)，展示已消去散射偏移項，但散射相依路徑長度變化項l仍存在。當組合等式(6)的分子和分母時，也消去了路徑長度變化項，如等式(9)所示 因此，等式(9)取決於組織的成分的濃度和消光係數並取決於校準係數pn和qm。
除了提供可變的散射補償外，使用等式(6)的方法還通過放鬆可通過使用上述等式(5)而強加的一些約束來實現較一般的實施方案。舉例來說，為了提供fw的測量的某一水平的準確度，等式(5)中的分子可能需要對水濃度的變化敏感但對所有其它組織成分中的變化不敏感。更明確地說，等式(5)可能要求除水之外的所有組織成分(例如，脂質、非血紅素蛋白和/或血紅蛋白)的吸光度在波長1和2處近似相等。在等式(6)中可去除此約束，在等式(6)中選擇係數pn以消去除水之外的所有組織成分的吸光度。
另外，為了提供一定程度的fw測量準確度，等式(5)中的分母可能需要對水分數將被標準化的所有組織成分的濃度變化同等敏感。另外，等式(5)可進一步要求將從水分數標準化中排除的所有組織成分在波長2和3處的吸光度相等。在等式(6)中可去除此約束，在等式(6)中可選擇係數qm以消去歸因於某些成分的吸光度影響，同時使對剩餘組織成分的吸光度敏感性相等。
對於無脂水分數測量，可選擇等式(6)的分子中的係數pn以消去來自組織的除水之外的所有主要光吸收成分的影響。類似地，可選擇等式(6)的分母中的係數qm以消去來自除水和蛋白質之外的所有組織成分的影響。另外，可選擇係數qm以在體積分數的基礎上使分母對水和蛋白質的變化的敏感度相等。通過計算這兩個項的比率可得到瘦組織中的水濃度的分數體積測量。
另外，可通過選擇等式(6)的分母中的係數qm以使得所有組織成分(包含脂質)在分數體積的基礎上相等來實現將等式(6)應用於總組織體積中分數水含量fwT的測量。
通過放鬆由等式(5)強加的一些約束，等式(6)的使用可產生分數組織水含量的較準確的預測(出於上文陳述的理由)。可基於上文揭示的標準使用各種波長組合。
用實驗方法測量水、非血紅素蛋白、脂質和血紅蛋白的消光係數以選擇用於與等式(6)一起測量瘦組織中的分數水含量fwT的波長組合。在機構倫理委員會(IRB)批准的情況下，從本地醫院的37位不同志願者處收集真實組織數據。傳感器測量從指墊反射的光，源-檢測器間隔約為2.5mm。在每對測量之間從組織完全去除傳感器。
各種波長組合應用於組織吸光度的數值模型。接著將併入有最有希望的波長組合的算法的再現性與真實組織數據進行比較。可利用將4個波長(例如，1180、1245、1275和1330)處的測量進行組合的算法。通過使用波長的這種選擇，如圖3所示的測量之間的再現性為0.37％，從而指示使用本文揭示的方法的組織水測量的高度再現性。
除了提供測量組織水分數的方法外，根據以上等式(6)的方法還可具有組織中的分析物的分數量化的一般用途。通過適當選擇波長和係數，等式(6)可擴展到組織中的任何組織成分或成分組合相對於任何其它成分或成分組合的分數濃度測量。舉例來說，此等式還可適用於確定組織中的分數血紅蛋白含量。
因此，根據一個特定實例實施例，本發明提供一種評估組織中的總血紅蛋白的分數體積的方法，其包含測量血紅蛋白強吸光度的波長處的反射率；測量剩餘組織成分(例如，水、脂質和/或非蛋白質)吸光度(例如，強吸光度)的波長處的反射率；將這些測量值輸入等式(6)中；以及計算組織中的總血紅蛋白的分數體積。可選擇等式(6)的分子中的係數pn以消去來自除總血紅蛋白之外的所有組織成分的吸光度影響。選擇等式(6)的分母中的係數qm以使所有主要組織成分的吸光度影響在體積分數的基礎上相等。用於實現此測量的特定波長組合的一個實例可以是805nm、1185nm和1310nm。在805nm處，氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的吸光度近似相等。在1185nm處，水、非血紅素蛋白和脂質的吸光度在分數體積的基礎上近似相等。在1300nm處，組織吸光度可由水支配。
根據本發明的又一特定實例實施例，可執行組織中的不同種類的血紅蛋白的分數濃度的測量。一般來說，所述方法提供測量包括一個或一個以上種類的血紅蛋白的第一組中的血紅蛋白的分數濃度相對於組織中包括一個或一個以上血紅蛋白種類的第二組中的血紅蛋白的濃度的方式。可選擇等式(6)的分子中的係數pn以消去來自除組1中所包含的血紅蛋白種類之外的所有組織成分的吸光度影響。可選擇等式(6)的分母中的係數qm以使除組2中所包含的血紅蛋白種類之外的所有組織成分的吸光度影響相等。組1和2是身體組織或血液中存在的血紅蛋白種類的子組。舉例來說，這些血紅蛋白種類包含氧合血紅蛋白、脫氧血紅蛋白、碳氧血紅蛋白、高鐵血紅蛋白、硫血紅蛋白等。且一般來說，如本文所使用，其它生理參數具有各能夠在不同波長處吸收光的成分的其它子組。當組1包括氧合血紅蛋白且組2包括氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白時，用於實現所述測量的特定波長組合的實例可以是735、760和805nm。
所屬領域的一般技術人員將了解，在本發明的原則下可將額外項添加到等式(3)-(6)。這些額外項可用於併入額外波長處進行的反射率測量，且因此(例如)可能進一步改進準確性。
根據額外特定實例實施例，本發明提供使用分光光度測定法對進入和/或離開血流的流體變化進行量化評估的方法。不限於任何特定動作機制，此特定實例實施例認識到當心臟跳動時由皮膚中的血管膨脹引起的搏動產生特定波長處的反射率的變化。這些變化可與血液和周圍的間質組織中光的有效吸收之間的差異成比例。數值模擬指示，如果選擇水吸收足夠強的波長，那麼根據以下等式(10)血液中的水的分數fwIV與周圍組織中的水的分數fwEV之間的差異可與在兩個波長處測量的去標準化的反射率變化的比率(ΔR/R)成比例 其中c0和c1是根據經驗確定的校準常數。此差異在時間上的積分提供轉入和/或離開毛細管的流體的量的測量。
本發明的一些特定實例實施例提供使用等式(11)評估水平衡指數Q的方法 其中 fhIV是血液中血紅蛋白的分數體積濃度；且 a0和a1是校準係數。
使用等式(11)來確定水平衡可能與使用上述等式(10)類似，其中fhIV設定為等於1。然而，使用等式(10)可通過不忽略fhIV對所導出的結果的影響而產生較準確的判定。這種省略的效果可通過允許總血紅蛋白在正常生理範圍內變化並計算當fhIV固定或準許變化時由等式(10)提供的結果之間的差異來理解。舉例來說，當fhIV在0.75與0.80之間變化且fhIV在0.09與0.135之間變化的情況下執行計算時，所得的誤差有+/-20％那麼大。在極端血液損失或血管流體超載(血容量不足或血容量過多)的情形下，誤差可能較大。
由等式(10)提供的指數可在不進一步處理的情況下用於臨床用途。舉例來說，Q和分數組織水(fw或fwL)的同時測量可直接和/或間接提供體液的體積和克分子滲透壓濃度兩者的變化的臨床指示。或者，指數(Q)可與血液中的分數血紅蛋白濃度fhIV的單獨測量(例如可通過血流比容計或總血紅蛋白的標準臨床測量提供)組合，以提供血管內和血管外水含量之間的差的測量值fwIV-fwEV。
表1列舉臨床上觀察到的(來自生理學，第2版，林達S.克斯坦左(Linda S.Costanzo)、威廉士(Williams)和維爾金斯(Wilkins)、巴爾蒂摩(Baltimore)，1998年，第156頁)體液中的體積和克分子滲透壓濃度變化與血液中水的分數體積(fwIV)的所產生的變化的預期方向和量值、組織中水的分數體積(fwEV)、血液中血紅蛋白的分數體積(fhIV)、Q的分子(Qn)、Q的分母的倒數(1/Qd)、組合結果(Qn/Qd＝Q)和瘦組織中水的分數體積fwL的組合的6個實例。
舉例來說，等滲壓體積膨脹(例如，由等滲鹽水的灌注引起的膨脹)可導致血液中水的分數(fwIV)的增加，血管外水分數(fwEV)的較小增加，和/或血液中血紅蛋白的分數濃度(fhIV)的較大程度減小。這3個因素的組合效果將導致Q的較大程度增加。還將預期瘦組織中水的分數fwL的較小增加。
當組合地觀察Q和fwL時，其提供表1中列舉的6種體液平衡變化的每一者的獨特特徵。以非侵入和/或連續方式提供這些測量的儀器提供用於監視組織水平衡的強大工具。
表1由體液體積和克分子滲透壓濃度的變化導致的Q和fwL的預期變化 細胞外體液評估 水可從一個隔室移動到另一隔室。舉例來說，細胞外水可響應於萬有引力或靜水壓力在身體內的各部位之間移動。另外，水含量可在細胞內、間質和/或血管隔室中獨立地變化，不同地暗示體液管理。舉例來說，間質水超載可導致肺部中的水，從而削弱氣體交換。在兩個血管外隔室中，間質體積可約比血管體積大三倍。鑑於水運動的一些動力學特性，單一組織或隔室中水的測量可能不與全身水較好地相關。舉例來說，如果傳感器在明顯處於心臟以下的部位，那麼瘦水分數(fwl)測量可相對於全身fwl而讀取為較高，且/或相反，如果傳感器在明顯處於心臟以上的部位，那麼瘦水分數(fwl)測量可相對於全身fwl而讀取為較低。
因此，在一些特定實例實施例中，本發明提供說明和/或評估此類移動成分的方法。舉例來說，可通過確定所關注的組織與參考組織的瘦水分數之間的差來評估體液量度。參考組織可以是處於不同靜水壓力下的相同組織或不同組織。舉例來說，單一傳感器可放置在單一組織中且評估體液(例如，水)量度。接著，在第二次評估體液相關量度之前可改變位置的靜水條件。為了使不穩定或人為讀數最小化，可在第二次評估相同部位之前給予所述組織再平衡的時間。
可通過此項技術中可用的任何方法來改變評估部位的靜水條件。舉例來說，可(例如)通過改變所述部位相對於身體其餘部分的位置，例如通過抬高或降低相對於受試者心臟的取樣位置，來改變靜水條件。或者，可通過增加或減小一位置上的周圍外部壓力來改變靜水條件。這可(例如)通過在第一或第二次評估期間使用組織壓縮器(例如，壓縮重量、箍帶、皮帶或壓力腔)向一部位施加壓力來實現。
因此，本發明的一些特定實例實施例涉及估計細胞外液體積的變化的方法，其包含(a)測量具有第一靜水壓力的評估部位處由至少一個光學檢測器從至少一個光源接收的具有一個或一個以上波長的光學信號(例如，光學信號組)，(b)測量具有第二靜水壓力的組織部位處由至少一個光學檢測器從至少一個光源接收的具有一個或一個以上波長的光學信號(例如，光學信號組)，(c)從自具有所述靜水壓力的所述部位獲得的所述光學信號中估計體液含量(例如，水含量)，以及(d)確定所述水含量估計值與靜水壓力的差異的關係，並基於所述關係估計細胞外液體積的變化。
在一些特定實例實施例中，可通過確定一組織與參考組織的瘦水分數之間的差來評估所述組織中細胞外水的量。參考組織可以是處於不同靜水壓力或萬有引力下的相同組織。舉例來說，細胞外水可表達為所存在的總水(例如，細胞內和細胞外水之和)的分數，如等式(13)所示 其中 CwIC是細胞內水的濃度；且 CwEC是細胞外水的濃度。
因此，在具有如等式6中定義的項 的情況下，可通過測量平衡時的Z(Zeq)、測量壓力下的Z(Zp)並根據等式15計算fwEC來評估細胞外水 等式15可在選擇係數pn或Z以消去除水之外的所有組織成分的吸光度的情況下應用。在一些特定實例實施例中，評估取樣體積中細胞外水相對於總水的分數可提供對所作用的體積中浮腫的直接評估。在一些實施例中，光譜的若干區域中的反射率測量可在數學上進行組合，以使得消除歸因於除水之外的所有成分的影響。可在組織部位施加壓力之前和之後執行測量。通過計算施加壓力和不施加壓力的情況下的結果的比率可估計細胞外水分數。
細胞外水分數也可等於總水分數的變化。可通過升高部位處的壓力直到不會觀察到總或瘦水分數的進一步變化來獲得細胞外水的測量。此峰值壓力下的總或瘦水分數值可大體等於細胞內水分數。如果殘餘水在特定組織中不可忽略，那麼可使用一常數來校正少量剩餘細胞外水。此常數可由所屬領域的一般技術人員選擇或根據經驗確定。
或者，參考組織可以是不同的組織部位(「Sref」)。所關注的組織和參考組織可獨立地選擇。在本發明的一些特定實例實施例中，每一位置處的評估可在不同時間進行，在大約相同時間進行，和/或在相同時間進行。參考組織可在相同或類似組織或器官內，或者可在不同組織或器官內。在一些特定實例實施例中，參考組織可與所關注的部位(「Si」)靜水力接觸，使得移動的細胞外水可在兩者之間移動。如果所關注的部位的細胞外水在施加壓力時進入參考部位中，那麼參考部位處的總水分數或瘦水分數的變化可與所關注的部位處的靜止細胞外水含量(fw(si)EC(eq))相關。如果所關注的部位處施加的壓力的量增加直到不會觀察到參考部位處的總水的進一步變化，那麼可使用等式(16)來評估所關注的部位處的細胞外水 其中 e0是相關常數； 當離開所關注的部位的所有水進入參考部位中時相關常數可具有數值一(1)。如果少於所關注的部位處的細胞外水的總量的水進入參考部位中，那麼e0的值將大於一且可計算得到和/或根據經驗確定。在(例如)機械壓力影響離開所關注的組織部位和/或進入參考部位中的水的流動時情況可能如此。當所關注的部位處的細胞外水在施加壓力時徑向進入鄰近組織中的特定實例實施例中，相關常數可以是從所關注的部位到參考部位的徑向距離的函數。如果細胞外水進入的區域的尺寸和/或形狀是未知的，那麼可繪出以所關注的部位為中心的柵格，且隨著壓力增加在每一區域中進行總或瘦水測量。
根據一些非限定性特定實例實施例，參考部位無需與所關注的部位靜水力接觸。舉例來說，當水狀態一可經由激素、電和/或其它信號傳送到其它部位並影響其它部位的水狀態時，水不能在所關注的部位與參考部位之間直接移動。在一些特定實例實施例中，所關注的組織部位與參考部位之間可能不存在連接。
可出於診斷或治療的目的而監視細胞外水的積聚。舉例來說，組織中過多量的細胞外水可增加所述組織中浮腫的存在。長期臥床的受試者可在床表面處或附近積聚組織中的細胞外水。可通過周期性地測量受試者的質心以上的組織的總和/或瘦水含量，周期性地測量受試者的質心以下的組織的總和/或瘦水含量，並計算兩者之間的差來監視細胞外水積聚。隨著時間的過去，萬有引力可將細胞外水從上部組織汲取到下部組織中。可使用等式17來估計下部部位處的細胞外水(Slow) 其中 k0是相關常數； 相關常數(k0)可根據經驗確定且可校正從Sup到Slow的不完全汲取。細胞外水可以是用於確定何時將部分或完全不能移動的受試者(例如，昏迷患者)翻身以減少或防止褥瘡或感染的有用量度。因此，當上部組織的細胞外水含量下降到給定閾值以下或下部組織的含量超過給定閾值時，可移動受試者以重新分布細胞外水。
根據一些特定實例實施例，本發明提供評估可患病和/或被破壞的組織中的細胞外水的方法。在此類組織中，可能存在壓力的施加將使組織的已經不良的狀況惡化的風險。可將兩個或兩個以上檢測器放置在所關注的部位周圍。所關注的部位可放置成相對於心臟或全身質心處於預選位置。或者，如果所關注的部位處於末端，那麼可將其相對於所述末端的質心定位。可執行相對於質量或循環參考點的定位以使所關注的部位處的靜水壓力的變化最小。接著可在所關注的部位處通過測量可定位有檢測器的參考部位處的水量度，處理此信息以及所關注的部位相對於檢測器、心臟和/或質心的位置並計算所關注的部位處的量度來評估水量度。檢測器部位中任一者處的水分數、部位之間的分數水的變化和/或部位之間的分數水的變化速率可單獨或組合使用以評估患病和/或被破壞的組織的水狀態。通過將檢測器陣列放置在距損傷部位不同的距離處並評估每一距離處的體液量度，可能確定通過創傷部位損失還是獲得體液以及/或損失或獲得多少體液。在這些實施例中的一些實施例中，可能需要預防感染所述部位。舉例來說，水探測器和/或檢測器可進一步包括處於探測器和/或檢測器的可預期緊密接近所述部位的一部分附近的至少一個經消毒和/或滅菌的表面。
以位置信息進行體液評估 提供本發明的額外特定實例實施例，其中單一部位體液量度評估可與部位位置信息組合以計算或估計相應的全身體液量度。評估部位的位置可直接和/或間接檢測或確定。或者，可使用用於評估體液量度的裝置(「水探測器」)的位置。位置信息可包含評估部位和/或水探測器相對於受試者的質心和/或某一其它身體參考點的位置、定向和/或高度。位置信息還可包含評估部位和/或水探測器相對於任何參考點(例如，受試者的病床、地面、萬有引力向量和/或其組合)的位置、定向和/或高度。可使用水探測器位置傳感器來評估位置信息。位置信息可用於確定(a)乘數(例如，相關常數)和/或(b)將對單一部位數據執行以產生相應的全身量度的操作。
所屬領域的一般技術人員將了解，容易獲得用於感測位置、定向和/或高度變化的多種方法。舉例來說，可使用與集成到平板顯示器中的傳感器相似的定向傳感器，包含手提式醫學監視器，用於將顯示器從肖像模式切換到地形模式。確定相對於心臟的高度變化的方法可包含手術臺或病床上的設置、相機、具有流體的小管和一端處的壓力傳感器。另外，根據本發明的一些特定實例實施例的水探測器位置傳感器可包含一個或一個以上機械連結，例如附接到探測器的具有接頭的臂。在這些情況下，探測器的位置和/或定向可從臂的長度、其接頭的角度和/或受試者的位置中確定。遠程水探測器位置傳感器也可提供相對於受試者身體的位置信息，例如傳感器在何處使用光學和/或超聲放射器(例如，在探測器上，在受試者身上和/或在病床上)和檢測器(例如，在傳感器上)。或者，傳感器可包含視頻相機且/或可使用對象辨別圖像處理軟體來檢測探測器位置和/或組織部位位置、定向和/或高度。在又一實例中，傳感器還可接收來自位於探測器中的一個或一個以上小壓電振動陀螺儀的信號。這些壓電振動陀螺儀可以是可用於汽車導航系統中並可允許檢測探測器位置信息的相同類型的陀螺儀。
根據本發明的特定實例實施例，水探測器和水探測器位置傳感器可直接接觸(例如，物理接觸)，使得探測器和傳感器可集成到單一單元中。如果是這樣，那麼可參考外部點(例如，受試者的病床、地板和/或牆壁)來評估位置信息。放射器和/或檢測器可在需要時放置在這些外部位置中。根據本發明的另一特定實例實施例，探測器和傳感器也可通過臂、線纜和/或其它連結器物理連接。或者，探測器和傳感器可缺乏任何直接連接。在探測器和傳感器不連續的情況下，每一者可經配置以彼此交換信號，將信號發送到顯示器，將信號發送到遠程處理器，和/或其組合。
因此，本發明預期檢測探測器的位置和/或補償(例如)組織中評估的過高或低的體液量度。確定所述補償的性質和/或量值可包含用組織部位處的傳感器收集和/或分析來自人類志願者的放置在各個位置持續合理的時間長度的數據。因此，本發明進一步提供特定實例實施例，其中可相關於個體和/或群體彙編當身體處於多種位置時來自多種身體位置的體液量度數據的資料庫。根據本發明的特定實例實施例，接著可通過檢測評估部位處的體液量度、識別評估部位在身體上的位置，識別評估部位相對於質心和/或循環參考點的位置，和/或使局部體液量度和/或位置數據與相應的全身體液量度相關，來評估個體中的全身水量度。
系統和裝置 在一些特定實例實施例中，本發明提供用於測量身體組織液含量量度(例如，水含量)的系統和裝置。用於評估受試者的全身水含量的系統和/或裝置可包含局部水含量探測器(例如，水探測器)，其經配置以評估組織部位(例如，所關注的組織部位和/或參考部位)處的局部體液量度。在一些實施例中，本發明的系統、裝置和/或探測器可包含反射率標準(例如，特氟隆塊)，其校準組織部位放射器和/或檢測器的波長響應或敏感度或放射率。在一些實施例中，本發明的系統和/或裝置可包含探測器接收器，其經配置以接觸組織部位處或附近的區域且經配置以可釋放地嚙合探測器和/或探測器外殼。舉例來說，探測器接收器可包含環形粘合墊，其當定位在受試者身上時包圍組織部位並將探測器或探測器外殼接納到其中心空間中。
本發明的系統和/或裝置還可包含組織壓縮器，其經配置以改變(例如，增加或減小)評估部位和/或參考部位的靜水壓力。本發明的系統和/或裝置可進一步包含探測器位置信息傳感器，其經配置以確定探測器和/或評估部位的位置信息。根據本發明的系統和/或裝置可進一步包含處理器(例如，處理裝置)，其經配置以處理所關注的組織部位處的局部體液含量量度和參考部位處的局部體液含量量度以產生全身體液含量量度。在其它特定實例實施例中，根據本發明的系統和/或裝置可進一步包含處理器(例如，處理裝置)，其經配置以處理局部體液含量量度和位置信息以產生全身體液含量量度。根據一些特定實例實施例，本發明的系統或裝置的至少一部分可配置為無菌的、可消毒的、一次性的、可更換的和/或可修復的。在其它特定實例實施例中，系統和/或裝置(例如，探測器)的至少一部分可用一次性封蓋覆蓋。舉例來說，探測器可完全或部分用與用於紅外耳溫計的衛生封蓋類似的衛生封蓋覆蓋。
本發明的系統和/或裝置可經配置以藉助包含(不限於)生物阻抗、經皮水份損失、粘彈性測量、光學分光光度測定法、磁共振、超聲和/或其組合的任何可用的方法來評估局部體液量度。舉例來說，可使用生物阻抗分析和/或生物電阻抗分光術來施加電流以評估組織傳導性，且藉此獲得局部體液量度。其可至少部分基於各種電流頻率下的各個生物組織處的不同傳導和介電特性。所施加的電流可遵循最小電阻路徑。在組織中，最小電阻路徑可以是細胞外體液或細胞本身，這取決於其傳導性，例如血液、肌肉和/或其它無脂組織。
舉例來說，本發明提供用於使用生物阻抗分析和/或生物電阻抗分光術來評估全身體液量度的系統、裝置和/或方法。在一個特定實例實施例中，評估全身體液量度的方法可包含向組織部位施加電流，評估組織部位傳導性，獲得組織部位位置信息，以及處理組織部位傳導性和位置信息以產生全身體液量度。評估組織部位傳導性可包含使受試者的至少一部分與兩個或兩個以上電觸點接觸，以一個或一個以上頻率施加已知電流通過所述至少兩個電觸點，以及測量所述至少兩個電觸點之間的阻抗。
在一些特定實例實施例中，本發明還提供用於評估全身體液量度的系統和/或裝置。所述系統可包含一次性生物阻抗水探測器、處理裝置(例如，處理器)和/或位置傳感器。所述系統可進一步包含電源(例如，交流電源)、一個或一個以上控制(例如，變阻器)和/或一個或一個以上安全機構(例如，電流調節器)。生物阻抗水探測器可包含兩個或兩個以上電觸點，其經配置以用於電接觸並將電流施加到受試者的至少一部分。
另外，系統和/或裝置可經設計以使用光學分光光度測定法進行測量。一裝置可包含探測器外殼，其經配置以放置在評估部位附近和/或評估部位處；光放射光學元件，其連接到外殼且經配置以在評估部位處引導輻射；和/或光檢測光學元件，其連接到外殼且經配置以從評估部位接收輻射。一系統可包含探測器外殼，其經配置以放置在評估部位附近和/或評估部位處；光放射光學元件，其連接到外殼且經配置以在評估部位處引導輻射；光檢測光學元件，其連接到外殼且經配置以從評估部位接收輻射；處理裝置(例如，處理器)，其經配置以處理來自光放射光學元件和光檢測光學元件的輻射來計算量度；和/或顯示器，其上可顯示原始數據和/或體液量度。所述顯示器可操作地耦合到光放射光學元件、光檢測光學元件和/或處理器。一裝置(例如，探測器外殼)可包含壓力變換器，其評估組織的可壓縮性以導出所述組織內的自由水分數的指數。
根據一些特定實例實施例，系統和/或裝置可包含光源，其能夠放射具有至少一個波長的電磁輻射。舉例來說，系統和/或裝置可包含光源，其放射寬或窄波長帶的紅外、可見和/或紫外光。光源還可放射螢光或磷光。光源可連續地、間歇地和/或偶爾放射。在一些特定實例實施例中，系統和/或裝置可包含任何額外的分光光度測定法組件，其包含(不限於)一個或一個以上調製器、偏光鏡、菱面體、標準具、稜鏡、窗口、光柵、狹縫、幹涉儀、透鏡、鏡面、反射式相位延遲器、波長選擇器、波導管、光束擴展器、光束分離器和/或光電檢測器。
可部分參看圖4A-5C來理解本發明的一些特定實例實施例，圖4A-5C中相同標號表示相同和相似零件。這些圖僅是說明性的，且不希望限制各個特定實例實施例的可能尺寸、形狀、比例和/或相對配置。表2列舉參考標號及其相關聯的名稱以及它們出現的圖式。
在圖4A-4B所示的非限定性特定實例實施例中，系統10可包含系統外殼15、光放射光學元件20、光檢測光學元件30、處理器40、顯示器45、一次性水探測器50和水探測器位置傳感器55。光放射光學元件20可包含光放射孔21、一次性光纖纜線22、光纖纜線連接器23、光纖纜線24和光源25。光檢測光學元件30可包含光檢測孔31、一次性光纖纜線32、光纖纜線連接器33、光纖纜線34和光檢測器35。
光放射光學元件20可將輻射傳遞到組織部位。舉例來說，光放射光學元件20可經配置使得至多達由光源25放射的輻射總量的輻射進入光纖纜線24，通過光纖纜線連接器23、一次性光纖纜線22和孔21，並接觸組織部位。類似地，光檢測光學元件30可將輻射從組織部位傳遞到光檢測器35。舉例來說，光檢測光學元件30可經配置使得至多達由組織部位反射、散射和/或透射的輻射總量的輻射可進入光檢測孔31，並通過一次性光纖纜線32、光纖纜線連接器33和光纖纜線34並接觸光檢測器35的至少一部分。
系統10還可包含用於將寬帶光源散布成組成波長的組件(未圖示)，例如稜鏡、光柵、幹涉儀、帶通濾波器、可調諧濾波器。
檢測器35可經配置以檢測從組織部位接收的光的量和/或波長。光檢測器35可將對應於所檢測的光的信號傳遞到可操作地耦合的處理器40。光放射光學元件20可經配置以將對應於傳遞到組織部位的光的量和/或波長的信號傳遞到處理器40。處理器40可經配置以對所接收的信號執行一個或一個以上數學運算。處理器40可進一步經配置以將對應於所執行的數學運算的信號、執行數學運算過程中使用的數據和/或數學運算的結果傳遞到顯示器45。顯示器45還可從任何系統組件接收對應於(a)由光源25放射的、(b)由光放射光學元件20傳遞到組織部位的、(c)由光檢測光學元件30接收的，和/或(d)由檢測器35檢測的光的量和/或波長的信號。
系統10還可包含水探測器位置傳感器55。傳感器55可經配置以檢測和/或接收位置信息。位置信息可包含系統10的至少一部分的位置和/或定向、評估部位的位置和/或定向，和/或參考點的位置和/或定向。傳感器55還可經配置以將對應於位置信息的信號傳遞到處理器40。
一次性水探測器50可包含孔21、一次性光纖纜線22、光纖纜線連接器23、孔31、一次性光纖纜線32、光纖纜線連接器33、一次性水探測器外殼51、間隔物52和/或密封件53。間隔物52可以是探測器50的單獨組件。或者，其可簡單地通過使探測器外殼51的壁延伸超過光放射孔和/或光檢測孔所需距離來形成。
一次性水探測器50可經配置以在每次使用之間更換、重調、修復、消毒和/或殺菌。一次性水探測器50還可經配置以在密封件53處或附近接觸受試者。密封件53可經配置以在探測器外殼51與組織部位之間產生不透光密封。在此上下文中，不透光意味著至多達所有外來光被組織部位阻擋在外以允許檢測由組織部位反射、散射、吸收和/或透射的光源光的至少一部分。
根據圖5A所示的特定實例實施例，系統10可包含基礎單元111、光纖束118、一次性水探測器150和可再用的水探測器操縱器160。基礎單元111可包含外殼115、控制器116、電源輸入口或電源117、光纖束118、光纖束外殼119、光纖纜線124的至少一部分、光源125、光纖纜線134的至少一部分、光檢測器135和處理器140，如圖5B所示。基礎單元111可進一步包含顯示器145作為一體式或單獨組件，分別如圖5B和5C所示。基礎單元111可額外包含用戶輸入，例如鍵盤112，如圖5C所示。
基礎單元111可通過可再用的水探測器操縱器160和光纖束118連接到一次性水探測器150。可根據所預期的用途、光源的強度、孔的存在和尺寸、光纖纜線的透射率和/或檢測器的敏感度來選擇光纖束118的長度。
光放射光學元件120可包含光放射孔121、一次性光纖纜線122、光纖纜線連接器123、光纖纜線124和光源125。光檢測光學元件130可包含光檢測孔131、一次性光纖纜線132、光纖纜線連接器133、光纖纜線134和光檢測器135。
系統110還可包含用於將寬帶光源散布成組成波長的組件(未圖示)，例如稜鏡、光柵、幹涉儀、帶通濾波器、可調諧濾波器。
光放射光學元件120可將輻射傳遞到組織部位。舉例來說，光放射光學元件120可經配置使得至多達由光源125放射的輻射總量的輻射進入光纖纜線124，通過光纖纜線連接器123、一次性光纖纜線122和孔121，並接觸組織部位。類似地，光檢測光學元件130可將輻射從組織部位傳遞到光檢測器135。舉例來說，光檢測光學元件130可經配置以使得至多達由組織部位反射、散射和/或透射的輻射總量的輻射可進入光檢測孔131，並通過一次性光纖纜線132、光纖纜線連接器133和光纖纜線134並接觸光檢測器135的至少一部分 檢測器135可經配置以檢測從組織部位接收的光的量和/或波長。光檢測器135可將對應於所檢測的光的信號傳遞到可操作地耦合的處理器140。光放射光學元件120可經配置以將對應於由處理器連接器141和/或處理器連接器142傳遞到組織部位的光的量和/或波長的信號傳遞到處理器140。處理器140可經配置以對所接收的信號執行一個或一個以上數學運算。處理器140可進一步經配置以將對應於所執行的數學運算的信號、執行數學運算過程中使用的數據和/或數學運算的結果傳遞到顯示器145。顯示器145還可從任何系統組件接收對應於(a)由光源125放射的、(b)由光放射光學元件120傳遞到組織部位的、(c)由光檢測光學元件130接收的，和/或(d)由檢測器135檢測的光的量和/或波長的信號。
系統110還可包含水探測器位置傳感器155。傳感器155可經配置以檢測和/或接收位置信息。位置信息可包含系統110的至少一部分的位置和/或定向、評估部位的位置和/或定向，和/或參考點的位置和/或定向。傳感器155還可經配置以將對應於位置信息的信號經由處理器連接器143傳遞到處理器140。
一次性水探測器150可包含孔121、一次性光纖纜線122、光纖纜線連接器123(未明確展示)、孔131、一次性光纖纜線132、光纖纜線連接器133(未明確展示)、一次性水探測器外殼151、間隔物152和/或密封件153，如圖5B所示。間隔物152可以是探測器150的單獨組件。或者，其可簡單地通過使探測器外殼151的壁延伸超過光放射孔和/或光檢測孔所需距離來形成。水探測器操縱器160可包含水探測器操縱器外殼161、光纖纜線124的至少一部分和光纖纜線134的至少一部分。水探測器操縱器160可進一步包含水探測器位置傳感器155，如圖5B所示。
電源輸入口或電源117可將功率傳遞到控制器116，如圖5B所示。另外，電源輸入口或電源117可將功率傳遞到鍵盤112、光源125、光檢測器135、處理器140、顯示器145和/或位置傳感器155。電源輸入口或電源117可包含變壓器和/或電池(未明確展示)。
在一些特定實例實施例中，探測器或其任何部分可配置成一次性的、可修復的和/或可更換的。舉例來說，整個探測器和/或探測器外殼可在(a)每一評估部位、(b)對受試者的每次評估和/或(c)每一受試者(統稱為，「每次使用」)之間消毒、殺菌、重調、修復或更換。探測器和/或探測器外殼可經配置以具有將放置在評估部位處或附近的至少一個經消毒或無菌表面。經消毒或無菌表面可包含覆蓋物，例如一次性圓盤和/或一次性套筒，其可在每次使用之間更換。
一般技術人員將了解，本發明的系統和裝置的確切配置可發生改變而不使其不適合體液量度評估。舉例來說，儘管所示的圖4A-5C所示的非限定性特定實例實施例描繪光檢測孔與光檢測器之間的光纖纜線，但此光纖纜線並非在所有特定實例實施例中均是必需的。舉例來說，在一些特定實例實施例中，光檢測器可在光檢測孔附近或接觸光檢測孔。類似地，光放射光學元件可經配置以在沒有光纖纜線的情況下(例如)通過使用直接照明或一個或一個以上反射鏡將至多達由光源放射的輻射總量的輻射傳遞到組織部位。另外，雖然圖4A-5C所示的特定實例實施例僅具有光放射光纖纜線、光放射光纖纜線連接器、光放射一次性光纖纜線、光放射孔、光檢測孔、一次性光檢測光纖纜線、光檢測光纖纜線連接器和光檢測光纖纜線每一者中的僅一個，但根據其它特定實例實施例，可使用每一者中的多個。舉例來說，可使用兩個或兩個以上光檢測光纖纜線來增強光檢測的敏感度。
根據一些特定實例實施例，光放射光學元件可經調諧以放射具有多個窄光譜波長的輻射。舉例來說，可選擇多個窄光譜波長以使得所關注的生物化合物將吸收光。還可選擇多個窄光譜波長以使得由除所關注的生物化合物之外的物質吸收的光最小化。幹擾物質的減少的吸光度可在剛好可檢測的少於所關注的生物化合物的吸光度到零吸光度範圍內的任何地方。舉例來說，由幹擾物質吸收的光可吸收10％或少於由所關注的生物化合物吸收的光。
在其它實例中，多個窄光譜波長可選擇為優先由組織水、非血紅素蛋白和脂質吸收光，其中優先吸收的波長可以是吸收大體獨立於非血紅素蛋白和脂質的個別濃度並大體取決於非血紅素蛋白和脂質的個別濃度之和的波長。在其它特定實例實施例中，可選擇多個窄光譜波長以確保所測量的接收到的輻射對於散射變化大體不敏感且使得在所述波長處通過組織(例如，真皮)的光學路徑長度大體相等。在另外其它特定實例實施例中，可選擇多個窄光譜波長以確保來自組織位置的所測量的接收到的輻射對於溫度變化不敏感，其中所述波長在水吸收光譜中是溫度等吸光度的，或者接收到的輻射以在計算組織水分數時大體上消除接收到的輻射的個別波長的溫度相依性的方式組合。
光放射光學元件和/或光檢測光學元件可安裝在探測器外殼內並定位成適當對準以實現透射模式和/或反射模式中的檢測。光放射光學元件和/或光檢測光學元件可放置在通過光纖可操作地連接到探測器外殼的遠程單元中。光放射光學元件可包含任何電磁輻射放射器。電磁輻射放射器可包含白熾光源、白光源、發光二極體(「LED」)和/或雷射器(例如，垂直空腔表面放射雷射器)。在一些特定實例實施例中，可根據可使雷射器耦合到光纖中的高效率來選擇雷射器以與光纖傳感器一起使用。
在一些特定實例實施例中，處理裝置可接收並比較至少兩組光學測量值，其中至少第一組光學測量值對應於吸收主要歸因於水、脂質和非血紅素蛋白的光的檢測，且其中至少第二組光學測量值對應於吸收主要歸因於水的光的檢測，且其中所述至少兩個光學測量值的比較提供所述組織位置內絕對水分數的測量。在其它特定實例實施例中，處理裝置可接收並比較至少兩組光學測量值，其中所述至少兩組光學測量值基於來自至少兩個波長的所接收的輻射，且其經組合以形成所述接收的輻射的單一比率、所述接收的輻射的比率之和或所述接收的輻射的比率的比率。在額外特定實例實施例中，處理裝置可接收並比較來自至少兩個不同波長的至少兩組光學測量值，其中所述至少兩個不同波長處的光的吸收主要歸因於處於血管血液中以及處於血管外組織中的水，且其中所述至少兩個測量值的比率提供血液與周圍組織位置中水的分數之間的差的測量。
根據本發明的系統和/或裝置可在每次使用時、周期性地、偶爾、在需要時或在另外期望時校準。在一些實施例中，可通過總體光強度的波長獨立變化來極少實現(如果確實實現的話)本發明的水體液量度評估。然而，在一些實施例中，光強度的波長相依變化(例如，「色移」)可具有實現測量準確性的可能性。在一些實施例中，光源的強度可使用特氟隆塊來校準(歸因於其穩定的漫反射率)。校準的頻率可部分取決於光源的穩定性。
表2 如所屬領域的技術人員將了解，可在不脫離本發明的基本特徵的情況下構想出根據本發明實施例的用於測量組織內的水分數(fw)以及血管內與血管外隔室之間體液的變化IVF-EVF或Q的其它等效或替代方法。舉例來說，本發明的裝置可以手提式或臺式配置製造，且可偶爾、間歇地和/或連續地操作。此外，近紅外分光術領域的技術人員將了解，額外項可添加到本文所使用的算法中以併入在額外波長處進行的反射率測量並因此進一步改進準確性。並且，除了LED之外的光源或光放射光學元件(包含且不限於白熾光和適當調諧到所需波長的窄帶光源)以及相關聯的光檢測光學元件可放置在探測器外殼(其可放置在組織位置附近)內或可定位在遠程單元內；且其經由光纖纜線將光傳遞到探測器位置並從探測器位置接收光。另外，光學檢測器可在向前散射模式、向後散射模式、反射模式和/或透射模式中起作用。雖然描述內容提供用於計算體液量度的若干公式和數學運算，但所屬領域的一般技術人員將了解，可使用可比較的替代公式和運算來獲得相同數字。這些等效形式和替代形式連同各種變化和修改希望包含在本發明範圍內。因此，以上揭示內容希望說明而不限制如所附權利要求書說明的本發明的範圍。
實例 實例1 使用水合過度的豬動物模型來估計局部與全身無脂水百分比的相關性。每個動物在每小時的20分鐘內接收1升林格氏乳酸溶液，持續五個小時。
在數百個軀幹皮膚活組織中評估動物組織的局部水合。使動物側臥並從每個動物身上取得三個活組織，從軀幹的中線處、上方和下方各取得一個。此研究的結果展示於圖6中。對於每個動物，fwl在較低高度處比在較高高度處明顯要高。另外，中線活組織的fwl與全身fwl強烈相關。
不限於任何特定動作機制，這些高度相依結果可歸因於由於或許10cm H2O(7.5mmHg)的靜水壓力的差異而引起的細胞外水的運動。由於切除流血組織片的過程中固有的誤差、隨後是對這些微小樣本進行乾燥、脫脂和反覆稱重的過程中固有的誤差的緣故，必須對非常大量的活組織分析求平均以證明此關係。在人類志願者體內用其前額上的傳感器(當頭部置於心臟以下時)也已觀察到局部組織水合的類似增加。
實例2 在取得實例1的活組織的同時，目視評估無脂水百分比。每一傳感器附接到單一組織部位。通過連續光學fwl評估獲得的結果僅具有0.17％的標準偏差。圖7中針對單一典型受試者以圖形描繪這些結果。
基於對光學fwl估計值的各回合間變化的分析，附接到具有不同靜水壓力的類似組織部位的一組(兩個)探測器應能夠以約0.25％的標準偏差並以相對較短的測量分辨出局部fwl的差異，從而實現以非常高的精確度檢測FwEC。
權利要求
1.一種用於評估受試者體內的細胞外水量度的方法，所述方法包括
朝向所關注的組織部位放射具有至少一個波長的光，其中所述放射光的一部分被所述關注的組織部位反射；
從距所述關注的組織部位約一毫米到約五毫米的位置處檢測被所述關注的組織部位反射的光的至少一個波長；
朝向參考組織部位放射具有至少一個波長的光，其中所述放射光的一部分被所述參考組織部位反射；
從距所述參考組織部位約一毫米到約五毫米的位置處檢測被所述參考組織部位反射的光的至少一個波長；以及
對來自所述關注的組織部位的檢測到的反射光和來自所述參考組織部位的檢測到的反射光進行處理以計算所述細胞外水量度。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述細胞外水量度選自由血管內水分數fwIV、間質水分數fwIS、細胞外水分數fwEC、水平衡指數Q及其組合組成的細胞外水量度的群組。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述細胞外水量度選自由所述血管內水分數的變化ΔfwIV、所述間質水分數的變化ΔfwIS、所述細胞外水分數的變化ΔfwEC、所述水平衡指數的變化ΔQ及其組合組成的細胞外水量度的群組。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述細胞外水量度是所述受試者全身的至少一部分的量度。
5.根據權利要求4所述的方法，其進一步包括對所述細胞外水量度與一對照進行比較，並通過所述比較確定所述受試者全身的所述至少一部分是脫水還是含水過量。
6.根據權利要求5所述的方法，其進一步包括向脫水的受試者施予水合療法。
7.根據權利要求5所述的方法，其進一步包括向含水過量的受試者施予脫水療法。
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述關注的組織部位的靜水壓力不同於所述參考組織部位的靜水壓力。
9.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括在顯示器上顯示所述細胞外水量度。
10.根據權利要求1所述的方法，其中由第一檢測器檢測到的光包括選自由950-1400nm、1500-1800nm和2000-2300nm組成的波長群組的波長。
11.根據權利要求9所述的方法，其中由所述第一檢測器檢測到的光的波長包括選自由1180nm、1125nm、1168nm、1170nm、1185nm、1190nm、1230nm、1245nm、1250nm、1274nm、1275nm、1300nm、1330nm、1710nm、1730nm、1740nm及其組合組成的波長群組的波長。
12.根據權利要求9所述的方法，其中光的至少兩個波長被所述第一檢測器檢測到。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述波長相差至少10nm。
14.根據權利要求1所述的方法，其中由第二檢測器檢測到的光包括選自由950-1400nm、1500-1800nm和2000-2300nm組成的波長帶群組的波長帶內的至少一個波長。
15.根據權利要求14所述的方法，其中由所述第二檢測器檢測到的光的波長包括選自由1180nm、1125nm、1168nm、1170nm、1185nm、1190nm、1230nm、1245nm、1250nm、1274nm、1275nm、1300nm、1330nm、1710nm、1730nm、1740nm及其組合組成的波長群組的波長。
16.根據權利要求14所述的方法，其中光的至少兩個波長被所述第二檢測器檢測到。
17.根據權利要求16所述的方法，其中所述波長相差至少10nm。
18.根據權利要求1所述的方法，其中所述朝向所述關注的組織部位放射具有至少一個波長的光包括從光源放射光，且其中所述朝向所述參考組織部位放射具有至少一個波長的光包括從所述光源放射光。
19.根據權利要求1所述的方法，其中所述朝向所述關注的組織部位放射具有至少一個波長的光包括從第一光源放射光，且其中所述朝向所述參考組織部位放射具有至少一個波長的光包括從第二光源放射光。
20.根據權利要求1所述的方法，其中所述檢測被所述關注的組織部位反射的具有至少一個波長的光包括用檢測器來檢測光，且其中所述檢測被所述參考組織部位反射的具有至少一個波長的光包括用所述檢測器來檢測光。
21.根據權利要求1所述的方法，其中所述檢測被所述關注的組織部位反射的具有至少一個波長的光包括用第一檢測器來檢測光，且其中所述檢測被所述參考組織部位反射的具有至少一個波長的光包括用第二檢測器來檢測光。
22.根據權利要求1所述的方法，其中所述關注的組織部位和參考組織部位位於單一鄰接器官內的兩個不同部位處。
23.根據權利要求1所述的方法，其中所述關注的組織部位和參考組織部位位於不同器官內。
24.根據權利要求1所述的方法，其中所述關注的組織部位和參考組織部位在不同靜水壓力下處於大體相同的部位處。
25.根據權利要求1所述的方法，其中所述評估大體上獨立於光散射變化和溫度變化。
26.根據權利要求1所述的方法，其中所述光源距所述關注的組織部位約一毫米到約五毫米。
27.根據權利要求1所述的方法，其中所述光源距所述參考組織部位約一毫米到約五毫米。
28.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括(a)在所述放射之前從所述受試者切除所述關注的部位，(b)在所述放射之前從所述受試者切除所述參考部位，或(c)在所述放射之前從所述受試者切除所述關注的部位和所述參考部位兩者。
29.根據權利要求1所述的方法，其中所述受試者是哺乳動物。
30.根據權利要求29所述的方法，其中所述哺乳動物是人類。
31.一種用於評估受試者體內的全身細胞外水量度的方法，所述方法包括
評估所述受試者體內的第一組織部位處的第一局部細胞外水量度；
評估所述受試者體內的第二組織部位處的第二局部細胞外水量度；以及
對所述第一和第二局部細胞外水量度進行處理以產生全身細胞外水量度。
32.根據權利要求31所述的方法，其中所述第一組織部位包括皮膚。
33.根據權利要求31所述的方法，其中所述第二組織部位包括所述皮膚。
34.根據權利要求31所述的方法，其中評估所述第一局部細胞外水量度包括測量生物阻抗、經皮水份損失、粘彈性、紅外光、磁共振、超聲或其組合。
35.根據權利要求31所述的方法，其中評估所述第二局部細胞外水量度包括測量生物阻抗、經皮水份損失、粘彈性、紅外光、磁共振、超聲或其組合。
36.根據權利要求31所述的方法，其中所述細胞外水量度選自由血管內水分數fwIV、間質水分數fwIS、細胞外水分數fwEC、水平衡指數Q及其組合組成的細胞外水量度的群組。
37.根據權利要求36所述的方法，其中所述細胞外水量度選自由所述血管內水分數的變化ΔfwIV、所述間質水分數的變化ΔfwIS、所述細胞外水分數的變化ΔfwEC、所述水平衡指數的變化ΔQ及其組合組成的細胞外水量度的群組。
38.根據權利要求31所述的方法，其進一步包括在顯示器上顯示所述全身細胞外水量度。
39.根據權利要求31所述的方法，其中所述第一和第二組織部位是單一鄰接器官內的兩個不同位置。
40.根據權利要求31所述的方法，其中所述第一和第二組織部位位於不同器官內。
41.根據權利要求31所述的方法，其中所述第一組織部位具有與所述第二組織部位不同的靜水壓力。
42.根據權利要求41所述的方法，其中所述第一組織部位與所述第二組織部位處於組織中的相同位置。
43.根據權利要求41所述的方法，其中所述受試者是哺乳動物。
44.根據權利要求43所述的方法，其中所述哺乳動物是人類。
45.根據權利要求31所述的方法，其進一步包括(a)在所述評估之前從所述受試者切除所述第一組織部位，(b)在所述評估之前從所述受試者切除所述第二組織部位，或(c)在所述評估之前從所述受試者切除所述第一組織部位和所述第二組織部位兩者。
46.一種用於評估細胞外液體積的變化的方法，所述方法包括
測量在具有第一靜水壓力的組織部位處由光學檢測器接收的第一光學信號；
測量在具有第二靜水壓力的組織部位處由光學檢測器接收的第二光學信號；
從所述第一和第二組光學信號估計體液含量；以及
確定所述體液含量估計值與靜水壓力差異的關係，並從所述關係估計細胞外液體積的變化。
47.根據權利要求46所述的方法，其中所述第一和第二光學信號獨立地選自由反射率、透射率和吸光度組成的光學信號群組。
48.根據權利要求46所述的方法，其進一步包括在顯示器上顯示細胞外液體積的變化。
49.根據權利要求44所述的方法，其中所述第一光學信號包括選自由950-1400nm、1500-1800nm和2000-2300nm組成的波長群組的至少一個波長。
50.根據權利要求46所述的方法，其中所述第二光學信號包括選自由950-1400nm、1500-1800nm和2000-2300nm組成的波長群組的至少一個波長。
51.根據權利要求46所述的方法，其中所述具有第一靜水壓力的組織部位和所述具有第二靜水壓力的組織部位位於單一鄰接器官內的兩個不同部位處。
52.根據權利要求46所述的方法，其中所述具有第一靜水壓力的組織部位和所述具有第二靜水壓力的組織部位位於不同器官內。
53.根據權利要求46所述的方法，其中所述測量大體上獨立於光散射變化和溫度變化。
54.根據權利要求46所述的方法，其中所述受試者是哺乳動物。
55.根據權利要求54所述的方法，其中所述哺乳動物是人類。
56.根據權利要求46所述的方法，其進一步包括(a)在所述測量所述第一光學信號之前從所述受試者切除所述具有第一靜水壓力的組織部位，(b)在所述測量所述第二光學信號之前從所述受試者切除所述具有第二靜水壓力的組織部位，或(c)在所述測量所述第一和第二光學信號之前從所述受試者切除所述具有第一靜水壓力的組織部位和所述具有第二靜水壓力的組織部位兩者。
57.一種用於評估受試者體內的全身體液量度的系統，所述系統包括
經配置以評估所關注的組織部位處的局部體液量度的局部體液含量探測器；
經配置以評估組織參考部位處的局部體液量度的局部體液含量探測器；以及
處理裝置，其中所述處理裝置可操作地耦合到所述經配置以評估所關注的組織部位處的局部體液量度的局部體液含量探測器，可操作地耦合到所述經配置以評估組織參考部位處的局部體液量度的局部體液含量探測器，且經配置以處理所關注的組織部位處的局部體液含量量度和組織參考部位處的局部體液含量量度以產生全身體液含量量度。
58.根據權利要求57所述的系統，其進一步包括組織壓縮器，所述組織壓縮器經配置以改變所關注的組織部位的靜水壓力，改變組織參考部位的靜水壓力，或改變所關注的組織部位與組織參考部位兩者的靜水壓力。
59.根據權利要求57所述的系統，其進一步包括生物阻抗探測器。
60.根據權利要求57所述的系統，其進一步包括光學分光光度測定法探測器。
61.根據權利要求57所述的系統，其中所述系統的至少一部分配置為無菌的、可消毒的、一次性的、可更換的或可修復的。
62.一種用於評估受試者體內的細胞外液量度的系統，所述系統包括
局部體液含量探測器，其經配置以評估組織部位處的局部體液含量量度；
位置信息傳感器，其經配置以評估所述探測器、所關注的組織部位或所述探測器與所述關注的組織部位的位置信息；以及
處理器，其中所述處理器可操作地耦合到所述局部體液含量探測器，可操作地耦合到所述位置信息處理器，且經配置以處理局部體液含量量度和位置信息以產生細胞外液量度。
63.一種用於評估體液量度的探測器，所述探測器包括
探測器外殼，其經配置以放置在接近所關注的組織部位處並具有至少一個無菌表面；
近紅外光放射光纖纜線，其連接到所述探測器外殼且經配置以將具有至少一個波長的輻射傳導到所述組織位置；
近紅外光檢測光纖纜線，其連接到所述探測器外殼且經配置以從所述組織位置接收至少一個波長的輻射；以及
組織壓縮器，其經配置以改變所關注的組織部位的靜水壓力，改變組織參考部位的靜水壓力，或改變所關注的組織部位與組織參考部位兩者的靜水壓力。
64.根據權利要求63所述的探測器，其中所述探測器配置為一次性的。
65.根據權利要求63所述的探測器，其進一步包括處理裝置，所述處理裝置經配置以處理來自所述光放射光纖纜線的輻射、來自所述光檢測光纖纜線的輻射和來自位置信息傳感器的位置信息，以產生體液相關量度。
66.一種用於評估細胞外液含量量度的系統，所述系統包括
用於評估第一靜水壓力下組織部位處的體液含量量度的構件；
用於評估第二靜水壓力下組織部位處的體液含量量度的構件；以及
用於處理所述第一靜水壓力下所述組織部位處的所述體液含量量度和所述第二靜水壓力下所述組織部位處的所述體液含量量度以產生細胞外液含量量度的構件。
全文摘要
本發明揭示內容提供用於評估體液相關量度和/或其中的變化的系統、裝置和/或方法。本發明揭示內容進一步提供用於使特定組織中的體液相關量度與相應的全身量度相關的系統、裝置和/或方法。本發明揭示內容還提供用於評估此類量度以有利於與維持和/或恢復體液平衡有關的診斷和/或幹預療法的系統、裝置和/或方法。
文檔編號A61B5/00GK101341391SQ200680042917
公開日2009年1月7日 申請日期2006年11月16日 優先權日2005年11月18日
發明者克拉克·R·小貝克, 約瑟夫·施米特, 香農·E·坎貝爾, 尼克·杜爾, 卡裡納·瓦羅, 拉斐爾·奧斯特洛夫斯基, 馬丁·德布賴採尼 申請人:內爾科爾普裡坦貝內特有限公司