[发明专利]用于确定生物组织的氧合血含量的系统和方法

说明书

提出了一种用于监测生物组织中的氧合的系统和方法。该系统包括控制单元，该控制单元被配置并且可操作以接收指示来自生物组织的区域的光响应的数据，该生物组织经受两个所选定的波长范围内的两个单独的波长处的照射和/或收集，并且通过比较指示每个所选定的波长范围的数据来处理该数据以确定生物组织的氧合/脱氧状态。两个波长范围包括第一波长范围和第二波长范围，所述第一波长范围中组织内的脱氧血红蛋白的吸光度高于氧合血红蛋白，所述第二波长范围中组织内的氧合血红蛋白的吸光度高于脱氧血红蛋白，或者反之。所述两个波长范围中的两个波长包括第一波长和第二波长，第一波长和第二波长满足针对第一识别的波长和第二识别的波长中的每一个的脱氧血红蛋白和氧合血红蛋白的吸光度之间的比率的预先确定的条件。

技术领域

本发明涉及用于确定生物组织的氧合血含量的技术，并且特别地涉及用于组织氧合制图(mapping)的技术。

背景

在医学领域的多种情况下，确定生物组织中氧合血的含量是有用的。区域氧转运在维持组织功能方面具有重要作用。与毛细血管功能障碍引起的局部破坏的微循环相关的单独组织或器官中的低氧(hypoxia)不能通过外周氧饱和度(peripheral oxygensaturation)(SpO₂)的整体(全身性)测量来识别。多种慢性以及急性医学状况(例如外周血管疾病、糖尿病、高胆固醇血症、高血压、慢性肾衰竭、慢性阻塞性肺病、腹主动脉动脉瘤疾病、静脉功能不全、各种外科手术)与受损的局部组织氧合相关。

例如，在整形外科手术中，诸如皮瓣外科手术中，至少部分地从负责血液流过组织部分的血管切除一部分组织，该组织被移动到身体的不同的新位置，并且通常被连接到新位置附近的新血管。如果与新血管的连接是成功的，并且当存在时，与旧血管的原始连接保持良好并且愈合过程进展良好，则该部分组织从动脉接收足够的氧合血供应，脱氧血被静脉带走，并且该部分组织是可存活的。然而，如果出现一些问题，并且由于一些原因该部分组织具有不足的氧合血含量，例如，动脉未供应足够的氧合血，或者静脉未带走足够的脱氧血，使得该部分组织不可存活。如果该部分组织没有包含足够的氧合血的事实被足够快地检测到，则可以采取措施来挽救该部分组织。如果该部分组织没有包含足够的氧合血的事实没有被足够快地监测到，则发生坏死，并且必须切除该部分组织。

例如，在急救医学中，一个人可能在身体的大范围部分严重受损(包括部分截肢)的情况下接受医疗护理，因此医务人员不可能确定身体的哪些部分是可存活的，以及哪些部分是不可存活的。为了对人进行治疗，能够快速确定身体的哪些部分具有足够的氧合血含量以至于是可存活的以及哪些部分不具有足够的氧合血含量将是有用的。然后可以首先治疗那些被发现可存活的身体的部分以确保存活，并且对于那些不立即可存活的部分，医务人员可以决定是否有可能重新连接血液供应，或者切除这些身体部分，从而提高患者的存活率和恢复率。

总体描述

本领域对于提供能够识别上文提及的功能障碍以允许临床医生识别那些处于增加的外周和心血管疾病风险的人的非侵入性技术存在需求。拥有可用于定性地和/或定量地确定组织的氧合血含量的技术也将是有用的。为此，本发明提供了用于提供关于组织氧合的指示的新技术。更具体地，该系统被配置用于测量生物组织，以确定组织中存在的氧合血/脱氧血。本发明提供了基于区分氧合血红蛋白和非氧合血红蛋白的独特波长的光谱分析来测量组织毛细血管中氧饱和度的技术。该技术可以作为用于不同临床用途的多种系统的基础。