專利名稱：采用光學(xué)技術(shù)在一個(gè)生物系統(tǒng)中監(jiān)視一種或多種溶質(zhì)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用光學(xué)技術(shù)在一個(gè)生物系統(tǒng)中體內(nèi)監(jiān)視一種或多種溶質(zhì)的方法和系統(tǒng)。
在一個(gè)生物系統(tǒng)中監(jiān)視一種溶質(zhì)的濃度(例如，低分子重量的碳水或聚羥化合物，象糖類(甘露醇，山梨糖醇，果糖，蔗糖或葡萄糖)、酒精(甲醇，乙醇或丙醇類)、電解質(zhì)(鈉，鉀，鎂，鈣或氯化鐵))在醫(yī)學(xué)上有著重要應(yīng)用。例如，對(duì)于虧損胰島素的糖尿病人來說，監(jiān)視他們的葡萄糖水平是十分重要的，以便在出現(xiàn)傷害之前使其治愈。
近紅外(NIR)輻射已經(jīng)被用于在人體組織(例如人腦、手指或耳垂)中的氧化新陳代謝作無創(chuàng)傷研究。采用可見光、NIR和紅外(IR)輻射進(jìn)行醫(yī)學(xué)成象帶來一些長(zhǎng)處。在腫瘤和人體組織之間，NIR或IR范圍內(nèi)的對(duì)比系數(shù)要比在X射線范圍內(nèi)的對(duì)比系數(shù)大得多。此外，IR輻射明顯優(yōu)于X-射線輻射之處在于它的無創(chuàng)傷性；因而意味著更小的副作用。但是，由于是低能量輻射，這樣的可見光或紅外光輻射在生物組織內(nèi)被強(qiáng)烈地散射和吸收，而且其遷移路徑不能用直線近似，使得在斷層成象技術(shù)中某些方面無法應(yīng)用。
總的來說，本發(fā)明要實(shí)現(xiàn)一種在生物系統(tǒng)中監(jiān)視一種(或多種)溶質(zhì)的方法，包括有步驟把光傳送進(jìn)入包括一種(或多種)溶質(zhì)的一個(gè)生物系統(tǒng)中，該光具有實(shí)際上該一種(或多種)溶質(zhì)所不吸收的一個(gè)范圍內(nèi)的一個(gè)選定波長(zhǎng)；對(duì)于該傳送的光的至少第一和第二部分進(jìn)行檢測(cè)，該第一部分已經(jīng)沿著以第一平均路徑長(zhǎng)度為特征的一條或多條路徑穿行通過該生物系統(tǒng)，而該第二部分已經(jīng)沿著以大于該第一平均路徑長(zhǎng)度的第二平均路徑長(zhǎng)度為特征的一條或多條路徑穿行通過該生物系統(tǒng)；以及，對(duì)于該傳送的光的該第一和第二部分進(jìn)行比較，以便監(jiān)視在該生物系統(tǒng)中的該一種(或多種)溶質(zhì)的濃度。
本發(fā)明的實(shí)施例可以包括下列特征的一個(gè)或多個(gè)。把所傳送的光的第一和第二部分進(jìn)行比較，這種比較最好包括根據(jù)與該生物系統(tǒng)的一個(gè)光學(xué)特性和該第一和第二平均路徑長(zhǎng)度相關(guān)的一個(gè)線性標(biāo)本而獲得的該生物系統(tǒng)的品質(zhì)特征。如此獲得的品質(zhì)特征可以是通過將光的第一和第二部分的該線性標(biāo)本的被測(cè)特性與第一和第二路徑長(zhǎng)度的距離表示相配合而確定的一條線的斜率和/或截距。獲得一個(gè)品質(zhì)特征可以包括獲得根據(jù)被測(cè)光的第一和第二部分對(duì)于生物系統(tǒng)的第一和第二光的密度的測(cè)量，并將光的密度的測(cè)量與該通常的線性標(biāo)本相配合。把所傳送的光的第一和第二部分所作的比較可以包括根據(jù)該生物系統(tǒng)的品質(zhì)特征對(duì)照一個(gè)預(yù)定的標(biāo)度而對(duì)于該溶質(zhì)的一種或多種的濃度的測(cè)量所進(jìn)行的確定。
該監(jiān)視方法可以進(jìn)一步包括根據(jù)一個(gè)預(yù)定的濃度的標(biāo)度對(duì)于在該生物系統(tǒng)中的一種或多種溶質(zhì)的濃度的測(cè)量進(jìn)行確定。對(duì)于所傳送的光的第一和第二部分進(jìn)行的檢測(cè)最好包括對(duì)于分別對(duì)應(yīng)著光的第一和第二部分的強(qiáng)度第一和第二強(qiáng)度(I1，I2)進(jìn)行的測(cè)量。
該監(jiān)視方法可以進(jìn)一步包括在時(shí)間上的相對(duì)于第一和第二基準(zhǔn)強(qiáng)度(I1，ref，I2，ref)的該第一和第二強(qiáng)度(I1，I2)的改變。對(duì)于該第一和第二強(qiáng)度的相對(duì)的改變進(jìn)行的確定還進(jìn)一步包括分別地確定第一和第二光的密度(OD1，OD2)OD1=log(I1I1,ref)]]>OD2=log(I2I2,ref).]]>對(duì)于所傳送的光的第一和第二部分進(jìn)行的比較可以包括使用把第一和第二光的密度與表示該第一和第二平均路徑長(zhǎng)度的距離(ρ1，ρ2)相關(guān)的一個(gè)線性標(biāo)本，以便獲得表示在該生物系統(tǒng)中的溶質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)的濃度的該生物系統(tǒng)的品質(zhì)特征。如此獲得的品質(zhì)特征是由下式表示的斜率(m)m=OD2-OD1ρ2-ρ1.]]>如此獲得的品質(zhì)特征是由下式表示的截距(b)。b=OD1·ρ2-OD2·ρ1ρ2-ρ1.]]>該監(jiān)視方法還進(jìn)一步包括對(duì)于所傳送的光的一個(gè)第三部分的檢測(cè)，該第三部分已經(jīng)沿著以大于該第一和第二平均路徑的第三平均路徑為特征的一條或多條路徑穿行通過該生物系統(tǒng)。
另一方面，本發(fā)明要實(shí)現(xiàn)一種用于在生物系統(tǒng)中監(jiān)視一種或多種溶質(zhì)的系統(tǒng)，它包括有至少兩個(gè)光源，具有實(shí)際上該一種或多種溶質(zhì)所不吸收的一個(gè)范圍內(nèi)的一個(gè)選定波長(zhǎng)；相對(duì)于至少兩個(gè)檢測(cè)器以不同的距離定位的一個(gè)檢測(cè)器，以便對(duì)于該傳送的光的至少第一和第二部分進(jìn)行檢測(cè)，該第一部分已經(jīng)沿著以第一平均路徑長(zhǎng)度為特征的一條或多條路徑穿行通過該生物系統(tǒng)，而該第二部分已經(jīng)沿著著以大于該第一平均路徑長(zhǎng)度的第二平均路徑長(zhǎng)度為特征的一條或多條路徑穿行通過該生物系統(tǒng)；以及一個(gè)比較器，用于對(duì)該傳送的光的該第一和第二部分進(jìn)行比較，以便監(jiān)視在該生物系統(tǒng)中的一種或多種溶質(zhì)的濃度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使用兩個(gè)或多個(gè)連續(xù)光源，并以分離的輸入一輸出距離測(cè)量光的反射。對(duì)于以大于2.5cm間距提供的空間解析的反射的確切求解的近似，提供了在間距和相對(duì)于基準(zhǔn)取樣的吸收性變異之間的一個(gè)線性關(guān)系。這一條直線的斜率和截距是被測(cè)取樣的吸收和散射系數(shù)(μa，μs′)。采用這種技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于在一個(gè)生物系統(tǒng)中的溶質(zhì)的濃度的高的測(cè)量敏感性。例如，對(duì)于溶質(zhì)的1毫克分子濃度的改變和每1％的脂類乳劑的改變將會(huì)獲得大致千分之0.2OD的吸收性的改變。
包括在生物系統(tǒng)中的溶質(zhì)主要是通過對(duì)于所加的光進(jìn)行散射而對(duì)于遷移的近紅外或紅外光作出響應(yīng)。這種遷移光的信號(hào)的強(qiáng)度受到被測(cè)光的較大范圍和遷移的較長(zhǎng)的平均路徑長(zhǎng)度的影響。這使得我們獲得在生物系統(tǒng)的光參數(shù)和表示被測(cè)光穿過該生物系統(tǒng)(例如是以至少不同的兩個(gè)光源檢測(cè)器分布)的平均路徑長(zhǎng)度的至少兩個(gè)距離之間的線性關(guān)系。
溶質(zhì)包括低分子重量的碳水化合物，例如蔗糖、葡萄糖、甘露醇、山梨醇、肌醇、麥芽糖酶、乳糖、半乳糖、和葡萄糖醛酸；以及羥基化合物，例如酒精(甲醇、乙醇)苯酚、鄰苯二酚、和黃烷酮類(例如黃烷酮、黃烷醇)；以及代謝物和其原體。溶質(zhì)還包括神經(jīng)傳導(dǎo)物，例如氨基酸(γ氨基丁酸、甘油、谷氨酸)膽堿、醋酸基膽堿、去甲腎上腺素、腎上腺素、多巴胺、血清素和組胺；以及電解質(zhì)(鈉、鉀、鎂、鈣)和在周期表的IA、IIA和VIIB組中的其它的可溶的離子。溶質(zhì)出現(xiàn)在存在于細(xì)胞中的間隙空間中，或是出現(xiàn)在血液中(例如溶解在血清中)，或者是這兩種情況的組合。它們可以從細(xì)胞中提取或從其釋放而作為細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞間的信使，作為代謝物(或者是其副產(chǎn)品)，或者作為代謝物的原體或營(yíng)養(yǎng)素。
溶質(zhì)可以附帶放射同位素H、C、O、S或P(例如，32P)或者具有可檢測(cè)的添加劑(例如對(duì)于在可見或紅外范圍內(nèi)的選定波長(zhǎng)敏感的反差劑)；或者是其衍生物(例如脫氧葡萄糖或磷酸肌醇)。因此，溶質(zhì)可以被共價(jià)連系到一種可測(cè)量的外加的反差劑。當(dāng)被連系到一種可檢測(cè)的反差劑時(shí)，就可以根據(jù)本發(fā)明所公開的方法，或是對(duì)該溶質(zhì)或是對(duì)該反差劑進(jìn)行監(jiān)視。例如波長(zhǎng)的選擇可以是使得一個(gè)反差劑實(shí)際上不吸收，或者是一個(gè)溶質(zhì)實(shí)際上不吸收，或者是這兩者的組合。
從下面的描述和權(quán)利要求中將顯見到其它的特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是附在病人的手臂上的一個(gè)監(jiān)視器的側(cè)視圖，用于監(jiān)視在該病人體內(nèi)的一種或多種溶質(zhì)的濃度。
圖1A是沿著圖1的直線A-A得到的示意截面圖。
圖1B是圖1A中示出的監(jiān)視器的側(cè)視圖。
圖1C是圖1的監(jiān)視器的框圖。
圖1D是對(duì)應(yīng)于一個(gè)定序器的一部分的一個(gè)電路圖。
圖2是作為時(shí)間的函數(shù)的強(qiáng)度在該時(shí)間周期(T0，T1)中的曲線圖，在該期間，溶質(zhì)的濃度從C0增加到C1。
圖2A和圖2B是對(duì)應(yīng)于圖2的時(shí)間周期(T0，T1)的作為檢測(cè)器-光源的間距(ρ)的函數(shù)的光的密度的曲線圖。
圖3是作為光源-檢測(cè)器的間距(ρ)的函數(shù)的吸收系數(shù)的(μa)計(jì)算的變異的曲線。
圖3A是作為光源-檢測(cè)器的間距(ρ)的函數(shù)的吸收系數(shù)的(μs′)計(jì)算的變異的曲線。
圖4是用于監(jiān)視溶質(zhì)的濃度的方法的流程圖。
圖5和圖5A分別是校準(zhǔn)標(biāo)本和用于獲得一個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)度的監(jiān)視器的側(cè)視圖。
圖6是一個(gè)表，指示在160mM的濃度的范圍內(nèi)關(guān)于葡萄糖的脂類乳劑的光學(xué)效應(yīng)。
圖7是作為輸入-輸出的間隔(ρ)的函數(shù)的光的密度的曲線。
圖7A是從作為葡萄糖的濃度函數(shù)的圖7的曲線拓展而得的斜率和截距的曲線。
圖8是添加到老鼠的肝臟的灌注液的時(shí)間過程的圖示曲線。
圖8A是表示作為輸入-輸出間距(ρ)的函數(shù)的光的密度的曲線圖，示出了灌注過的肝臟的甘露醇的效果(37℃)。
圖8B是作為圖8的甘露醇的濃度的函數(shù)的OD曲線的斜率的曲線。
圖9是指示被測(cè)量溶質(zhì)的濃度的病人的一個(gè)方法的流程圖。
圖10是將面包的酵母作為散射劑以及各種溶質(zhì)的一個(gè)表格。
圖11是表示各種溶質(zhì)的光學(xué)效果的的一個(gè)表格。
圖12是在一個(gè)散射體懸浮物(a)和生物組織或血液(b)之間的散射顆粒的體積部分的差別的示意圖。
圖13(a)-(b)是一個(gè)針對(duì)于一個(gè)0.5％的脂類乳劑-葡萄糖懸浮劑(a)和一個(gè)灌注的肝臟(b)的被降低的散射系數(shù)μs′。
圖14(a)-(c)是一個(gè)0.5％的脂類乳劑-甘露醇在830nm被測(cè)懸浮劑的時(shí)域?qū)嶒?yàn)的結(jié)果的示意圖。
圖15(a)-(b)是一個(gè)0.5％的脂類乳劑-酵母-甘露醇懸浮劑的以連續(xù)波的方法測(cè)量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線。
圖16(a)-(b)是根據(jù)等式(12)而以更真實(shí)的條件針對(duì)灌注的肝臟的降低的散射吸收μs′的一個(gè)模擬。
圖16(a)是隨著該肝臟的細(xì)胞的尺寸的下降(頂部標(biāo)度)或隨著在灌注液中的葡萄糖濃度(底部標(biāo)度)的增加的μs′的增加。
圖16(b)是當(dāng)著分子外的折射系數(shù)和細(xì)胞體積系數(shù)都被固定時(shí)細(xì)胞的半徑的曲線。
圖17(a)-(b)示出的是針對(duì)于一個(gè)冷卻過程(a)和加熱過程(b)的一個(gè)灌注的老鼠肝臟的與溫度相關(guān)的路徑長(zhǎng)度的改變的曲線。數(shù)據(jù)是通過頻域的方法獲得的。
圖18(a)-(c)是在灌注的條件下，以200mM葡萄糖(a)、200mM甘露醇(b)和加熱的處理(c)的一個(gè)灌注的老鼠肝臟的路徑長(zhǎng)度的改變的曲線。
圖19是一個(gè)以100mM灌注的老鼠的肝臟的吸收系數(shù)μa(a)、減低的散射系數(shù)μs′、和平均的光的路徑長(zhǎng)度(c)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線。
圖20是在816nm的一個(gè)PMS散射改變的軌跡。
參考圖1，通過采用新穎的光學(xué)技術(shù)，把一個(gè)監(jiān)視器10附在一個(gè)生物系統(tǒng)12(例如一個(gè)病人的手臂)的表面，以便無創(chuàng)傷地在該病人體內(nèi)的一種或多種溶質(zhì)(例如葡萄糖)的濃度。雖然可以通過其它的可用的手段(例如可伸拉的護(hù)臂)，但是，監(jiān)視器10是通過一個(gè)粘附繃帶14附到病人的手臂上的。監(jiān)視器10也可以附到病人的其它的部位，例如頭、乳房、手指或腹部，這要根據(jù)所要監(jiān)視的溶質(zhì)和病人感覺舒適的程度。最好是，監(jiān)視器的位置被選擇在其血管之外的溶質(zhì)與相當(dāng)快速流動(dòng)的血管附近的溶質(zhì)的水平相當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 監(jiān)視器10使用連續(xù)的光的方法并包括一個(gè)單一的檢測(cè)器DC放大器系統(tǒng)。這種監(jiān)視方案產(chǎn)生的結(jié)果是其能夠?qū)崿F(xiàn)由時(shí)域和頻域的方法所實(shí)現(xiàn)的靈敏度。以連續(xù)的光觀測(cè)到的這種改變的信噪比的情況是，在以具有0.2Hz帶寬的850nm時(shí)，是千分之-0.01OD。
參考圖1A，在示出的最佳實(shí)施例中，監(jiān)視器10包括三個(gè)分離定位的關(guān)光源(L1、L2和L3；例如8V的閃光燈)和一個(gè)檢測(cè)器(D1；例如一個(gè)硅光電二極管)。這些光源分別與該檢測(cè)器相距不同的距離(ρ1、ρ2和ρ3)。例如在本實(shí)施例中所示，ρ1、ρ2和ρ3分別等于7cm、5cm和3cm。
光源將光按順序送入到病人的手臂中，這是由時(shí)序器15所控制的，并且所送入的光沿著一條或多條分別是能夠以平均路徑長(zhǎng)度16、18和20為特征的路徑遷移通過病人手臂的一個(gè)區(qū)域而到達(dá)檢測(cè)器。光源和檢測(cè)器之間的距離(ρ1、ρ2和ρ3)分別地代表著這些平均路徑長(zhǎng)度。例如根據(jù)被監(jiān)視的區(qū)域的大小和固有噪聲電平的情況，燈與檢測(cè)器的間距可被改變。在一個(gè)確定的最佳實(shí)施例中，燈的放置應(yīng)該是足夠遠(yuǎn)，以便利用空間的效應(yīng)并增強(qiáng)測(cè)量的精度。在某些應(yīng)用中，最好是把燈相距檢測(cè)器至少是2cm，以便實(shí)現(xiàn)為了得出溶質(zhì)的濃度而使用的數(shù)學(xué)的簡(jiǎn)化。
如圖1B和1C所示，由檢測(cè)器D1、接收的光首先通過具有對(duì)應(yīng)于850nm的波長(zhǎng)的一個(gè)帶寬的干擾濾波器22。在本最佳實(shí)施例中，干擾濾波器是由Omega公司制造的，而硅光電二極管是可從Hamamatsu公司得到的F1227-66BR，對(duì)于良好的信噪比來說有大的敏感區(qū)和NIR波長(zhǎng)的敏感性。該發(fā)光二極管的敏感區(qū)是大約6mm2。硅二極管檢測(cè)器被接到與一個(gè)記錄器26相接的一個(gè)放大器24，以便給出軌跡28，該軌跡是表示信號(hào)從三個(gè)光源穿過病人的手臂的一個(gè)區(qū)域的時(shí)間的函數(shù)。放大器24通過調(diào)節(jié)電位計(jì)25來驅(qū)動(dòng)具有零點(diǎn)補(bǔ)償功能的該記錄器。
這三個(gè)光源之間是被時(shí)序控制的，每一個(gè)光源20秒。光的時(shí)序器15包括三個(gè)變阻器，，它們被調(diào)節(jié)以便均衡出自三個(gè)燈的信號(hào)，從而得到相等的信噪比。時(shí)序器還包括三個(gè)LED36、38、40，以便指示哪一個(gè)燈被序控。時(shí)序器不僅將時(shí)序加到三個(gè)燈，而且還以每半秒鐘將每一個(gè)光源閃爍一次，接通和關(guān)閉，以便使得一個(gè)取樣-保持電路能夠監(jiān)視在亮暗信號(hào)之間的不同。以此方式，利用1-2秒的響應(yīng)時(shí)間而獲得大致是1×10-5的光密度(OD)和0.1的噪聲電平。在一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)序器15是一個(gè)用于確定燈的閃爍頻率的獨(dú)立的光源。燈的閃爍是以每秒1/2Hz或2Hz及更大的頻率進(jìn)行。在操作中，一個(gè)燈閃爍，該信號(hào)由光電檢測(cè)器所提取，同時(shí)該燈的確定被測(cè)量并同時(shí)存儲(chǔ)在圖形記錄器或存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。
獲得的所需要的時(shí)間與圖形存儲(chǔ)器比較，并利用光的關(guān)閉的條件確立零值。放大器24的輸出可以交替地送到電子顯示單元(例如一個(gè)LCD顯示器)。來自放大器24的模擬信號(hào)可以在顯示單元中數(shù)字化，并且作為一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)碼顯示。該信號(hào)還被送到一個(gè)比較器(例如一個(gè)計(jì)算機(jī))，用于對(duì)應(yīng)著一個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)度將來自不同光源-檢測(cè)器位置的被測(cè)的光的強(qiáng)度進(jìn)行比較，以便提供溶質(zhì)濃度的一個(gè)測(cè)量。
如下所述，三個(gè)變阻器的調(diào)節(jié)保證來自三個(gè)光源的被測(cè)的信號(hào)強(qiáng)度在一個(gè)校準(zhǔn)模式期間是相等的。所以，在此示出的曲線的坐標(biāo)軸對(duì)應(yīng)于針對(duì)于散射體唯一條件(即來自所有的3個(gè)光源的相等的信號(hào))而獲得的基線。在校準(zhǔn)模式期間獲得的信號(hào)被稱之為I0。例如通過因數(shù)2、5或10記錄器的增益可以被增加到一個(gè)所希望的電平，以便獲得所希望的敏感性的電平。被測(cè)的信號(hào)由一個(gè)因數(shù)相乘(例如200，500，1000)。由于在溶質(zhì)中的濃度的改變而引起的三個(gè)信號(hào)的偏移被計(jì)算成為初始值(I0)的百分比，并由。0.00434相乘，以便轉(zhuǎn)換成用于小于10％的吸收性的改變(ΔOD)的log10的計(jì)數(shù)。否則就計(jì)算log10。
參考圖1D，時(shí)序器15實(shí)現(xiàn)對(duì)于黑電流/噪聲的校正，該黑電流/噪聲包括背景光、運(yùn)算放大器的DC偏移、光電二極管的黑電流、關(guān)于個(gè)別的元件的輸出信號(hào)的溫度效應(yīng)以及由于改變環(huán)境出現(xiàn)的變異。將結(jié)合電路40解釋對(duì)于黑電流/噪聲的校正。監(jiān)視器10以由該時(shí)序器所同步的四個(gè)步驟執(zhí)行時(shí)間的獲取。在在第一步驟中，燈被關(guān)閉。檢測(cè)器的輸出直接送到積分器42，且一個(gè)積分電容44被充電到該黑電平電壓。在第二個(gè)步驟中，把燈的之一接通。對(duì)應(yīng)于被測(cè)光的強(qiáng)度的預(yù)放大器的輸出被直接送到積分器42，以其電流極性相反于步驟1的一個(gè)充電電流對(duì)于電容44充電。這一過程是通過開關(guān)S1和S2的接通/關(guān)閉的適當(dāng)?shù)慕M合實(shí)現(xiàn)的。在這一步驟的結(jié)束，電容44的電壓被充電到表示全部信號(hào)減去黑電平的噪聲信號(hào)的一個(gè)值。在第三步驟中，開關(guān)S1和S2都被斷開，以便將正的單元增益和負(fù)的單元增益的運(yùn)算放大器(46和48)都斷開。隨后，經(jīng)過開關(guān)S3將積分器42的輸出移動(dòng)到也起到一個(gè)低通濾波器作用的一個(gè)保持電路50。該輸出是針對(duì)背景噪聲而被校正的被測(cè)信號(hào)。在第四步驟中，開關(guān)S1、S2和S3被斷開而開關(guān)S4被接通，以便經(jīng)過一個(gè)47K的電阻對(duì)電容156放電。在此，積分器154的電路被復(fù)位成零并準(zhǔn)備好在第一步被加到時(shí)序中的下一個(gè)燈。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在此被引作參考的RUNMAN系統(tǒng)(見1992年5月18日提交的國(guó)際專利申請(qǐng)WO92/20273)可被用來檢測(cè)遷移經(jīng)該生物系統(tǒng)的光信號(hào)。在這一實(shí)施例中，RUNMAN系統(tǒng)是按照上述的方式構(gòu)型，并被修改用于單一的波長(zhǎng)的測(cè)量(例如850nm)。
如圖2-2B所示，被測(cè)的結(jié)果作為光源的間隔(ρ1、ρ2和ρ3)的函數(shù)的光密度(OD)而制圖。OD被定義成OD=log(I0I)-----(1)]]>其中，I0是校正的初始強(qiáng)度，而I是被測(cè)強(qiáng)度，在圖2示出的本例中隨時(shí)間變化。對(duì)于達(dá)到1％的脂類乳劑的值的OD-ρ的曲線是線性的(下面將詳述))，而對(duì)于最大的檢測(cè)器和光源的間隔而言，高于該值則表現(xiàn)出非線性。在此情況中，使用較小的間隔。
對(duì)于每一個(gè)測(cè)量周期(T0，T1)的三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的最佳的直線或計(jì)算機(jī)配合(例如通過減小最小均方差)給出了在每一種溶質(zhì)的濃度(通常是1毫克分子)的OD中斜率，而且該直線對(duì)于原點(diǎn)的拓展給出了截距。在某些情況中，計(jì)算兩點(diǎn)間的斜率(例如當(dāng)著使用兩個(gè)光源時(shí)，或者當(dāng)著對(duì)應(yīng)于最大的光源-檢測(cè)器間距的數(shù)據(jù)點(diǎn)呈現(xiàn)嚴(yán)重的非線性時(shí))。
以溶質(zhì)和散射體的濃度作出斜率和截距的變異的相似曲線，從該曲線計(jì)算出最終的測(cè)量，稱之為每百分之一脂類乳劑的即每一度C的每一毫克分子的OD(象在下詳述的那樣)。這將給出采用在本研究中的敏感性參數(shù)。理論根據(jù)擴(kuò)散的理論，發(fā)射經(jīng)過半無限散射介質(zhì)，例如生物組織，的連續(xù)光的強(qiáng)度取決于該生物組織的吸收和散射特性(μa、μs′)。相距光源有距離P的被測(cè)的信號(hào)I(ρ)可以由下式給出r1=(1μt′)2+ρ2.r2=(43A+1μt′)2+ρ2.μt′=μa′+μs′.μeff=3μa(μa+μs′)---(2)]]>A是取決于該生物組織的折射系數(shù)和初始光源強(qiáng)度的一個(gè)參數(shù)。當(dāng)著光源-檢測(cè)器的距離大于2cm時(shí)，該公式被簡(jiǎn)化成I(ρ)=1aμt′(μeff+1ρ)e-μeffρρ2----(3)]]>ln[ρ2I(ρ)]=-μeff-ln[aμt]+ln[μeff+1ρ]----(4)]]>通過以μa(cal)和μs′(cal)的已知值作為校正的標(biāo)本，根據(jù)下式將一個(gè)未知的取樣與之比較ln[ρ2I0(ρ)]-ln[ρ2I(ρ)]=ρ[μeff-μeff(cal)]+ln[μtμt(cal)]+ln[μeff(cal)+l/ρμeff+l/ρ]----(5)]]>如果未知的和校正的取樣在光學(xué)性質(zhì)中具有一個(gè)小的差異，則等式(5)中的最后的一項(xiàng)就可被忽略。因此，可以確定光強(qiáng)是OD=log(I0I)=m·ρ+b----(6)]]>其中m是斜率，b是OD比比ρ線的截距，由下式?jīng)Q定m=3(μaμs′-μa(cal)μs′(cal))]]>b=log(μa+μs′μa(cal)+μs′(cal))-----(7)]]>其中μa(cal)和μs′(cal)是校正的取樣的吸收系數(shù)和減低的散射系數(shù)，而μa和μs′是所要監(jiān)視的取樣的吸收系數(shù)和降低的散射系數(shù)。通過測(cè)量OD和光源-檢測(cè)器的間距的比值，而獲得斜率(m)和截距(b)。利用測(cè)量的斜率和截距求解等式(7)，獲得μa和μs′μa=12·(y-y2-4x)-----(8)]]>μs′=12·(y+y2-4x)]]>其中，x=μaμs′=[m3+μa(cal)+μs′(cal)]2]]>y ＝μa+μs′＝[μa(cal)+μs′(cal)]10b(9)等式(6)示出了OD和光源_檢測(cè)器間距(ρ)之間的線性關(guān)系。該等式的斜率和截距是通過測(cè)量OD和ρ的比值而研究的。
圖3示出了OD和光源-檢測(cè)器的間距的比值的計(jì)算結(jié)果，它是被測(cè)取樣的吸收性的改變的函數(shù)。在此使用的校正取樣具有的μa(cal)和μs′(cal)值分別是0.1cm-1和10cm-1在圖中由標(biāo)準(zhǔn)的水平行表示。
對(duì)于相同的校準(zhǔn)，取決于被測(cè)取樣的散射特性的斜率和截距的曲線在圖3A中示出。高于μs′＝10cm-1，斜率和截距是有相同的敏感性，而低于μs′＝10cm-1，截距則更為敏感。在圖3A中示出，如果是μs(sample)＜μs′(cal)，該斜率和截距是負(fù)值，而如果μs(sample)＞μa(cal)，該斜率和截距是正值。因此，通過確定OD與光源-檢測(cè)器的間距的比值，就能夠定性吸收和散射特性，或者確定一種未知的取樣相對(duì)于校準(zhǔn)取樣的改變，即與頻域或時(shí)域相對(duì)照確定相對(duì)的μa和μs′。
參考圖4，在一個(gè)生物系統(tǒng)，例如一個(gè)病人，中的一種或多種溶質(zhì)的濃度可以通過下面的過程進(jìn)行監(jiān)視。針對(duì)一個(gè)病人，獲得對(duì)應(yīng)于固有的吸收系數(shù)和減低的散射系數(shù)的校準(zhǔn)值μa(cal)和μs′(cal)(步驟60)。這些校準(zhǔn)值可以使用公知的光學(xué)技術(shù)(例如TRS或PMS)獲得，并且對(duì)于指定的病人只需要確定一次。由于皮膚的色素、不同的皮膚層的厚度的變化等原因，這些校準(zhǔn)值隨著病人而異。在被認(rèn)為是基準(zhǔn)條件(例如當(dāng)病人的生理系統(tǒng)工作正常)的一些條件下，測(cè)量所謂病人的初始強(qiáng)度I0。(步驟62)。這一初始的強(qiáng)度被用作基準(zhǔn)強(qiáng)度，用于決定確定的光電密度(OD；等式1)。通過利用上述的系統(tǒng)用至少兩個(gè)不同的光源-檢測(cè)器的間距(ρ)來測(cè)量被測(cè)的強(qiáng)度，從而監(jiān)視病人體內(nèi)的一種或多種溶質(zhì)的濃度(步驟64)。該強(qiáng)度(I)可以被用于確定以至少兩個(gè)(OD，ρ)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的最佳的線性配合。從測(cè)量的(OD，ρ)的數(shù)據(jù)點(diǎn)拓展斜率(m)和截距(b)(步驟66)。將拓展的斜率(m)和截距(b)值與預(yù)定的校準(zhǔn)值對(duì)照比較(例如象下面將要描述的那樣)以便獲得溶質(zhì)濃度的測(cè)量(步驟68)。
這一監(jiān)視過程最好是用硬件實(shí)現(xiàn)(例如用ASIC)或作為一個(gè)軟件程序在一個(gè)計(jì)算機(jī)或其它的處理器上運(yùn)行。校準(zhǔn)標(biāo)度把使用上述的技術(shù)所監(jiān)視的斜率和截距數(shù)據(jù)相關(guān)，以便獲得一個(gè)或多個(gè)溶質(zhì)濃度的一個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)度可以通過從一個(gè)模擬的生理環(huán)境或?qū)嶋H的生物組織的測(cè)量而得出。
根據(jù)最近由Graff等人所作的研究(見R.Graff等人在1992年10月31日出版的″應(yīng)用光學(xué)″第1370-1376頁(yè))，Mie的理論可以通過下式很好地近似，以便降低散射截面積，δs′，σs′=σs(1-g)=3.28πa2(2πaλ)0.37(ninnex-1)2.09---(10)]]>其中的δs′是散射的截面積，g是散射角的平均余弦值，a是散射離子的半徑，λ是被散射的波長(zhǎng)，nin和nex分別是在細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外射流的折射系數(shù)，在標(biāo)本或細(xì)胞的懸浮物中，nin和nex分別表示的是散射離子和懸浮物的折射系數(shù)。對(duì)于公式(10)，有三個(gè)條件限制a)因數(shù)g必須大于0.9(g＞0.9)；b)散射的光的離子半徑和波長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)在5＜(2πa/λ)＜50；c)相關(guān)的周邊介質(zhì)的折射系數(shù)限制在1＜nin/nex＜1.1的范圍內(nèi)。利用近紅外光，對(duì)于在活體生物組織或血液中這三個(gè)條件都滿足(見Graff在1992年的文章)。
在高倍的散射介質(zhì)中，被降低的散射系數(shù)μs′是通過μs′＝λδs′與δs′相關(guān)的，其中的λ是每一個(gè)單位體積中的散射離子的總數(shù)(見1978年A.Ishimaru的文章″在隨機(jī)介質(zhì)中的光的傳播和散射″)。數(shù)值密度λ可以由φ/νpar給出，其中的φ是相對(duì)于整個(gè)體積的粒子的體積系數(shù)，而νpar是一個(gè)單一散射的粒子的體積(見1994年B.Bwauvoit等人在生物物理學(xué)第67卷的2501-2510頁(yè)上的文章)可以表示成43πa3]]>用于一個(gè)球面的散射體。利用等式(10)代替δs′得到μs′=φνparσs′=2.46aφ(2πaλ)0.37(ninnex-1)2.90---(11)]]>該公式對(duì)于足夠小的φ(φ＜0.2)有效，例如在細(xì)胞或散射體懸浮物中。對(duì)于φ＜0.5來說，在生物組織和血液中十分常見的是，散射粒子是密度堆積的，整個(gè)溶液可以被視為均勻的介質(zhì)，以散射粒子充滿的內(nèi)部的粒子空間。這兩種情況在圖12(a)和12(b)中分別作了圖示。在φ-＜1的限制中，粒子之間的間隙消失，而μs′將會(huì)接近于0。根據(jù)這樣的考慮，可以采用由Ishimaru(1978年A.Ishimaru)和其它人(見L.Reynolds在1967年″應(yīng)用光學(xué)″第15卷的2059-2967頁(yè)，和J.M.Steinke在1988年″應(yīng)用光學(xué)″第27卷的4027-4033頁(yè))提出的策略應(yīng)用于紅色血液細(xì)胞，并且得出用于生物組織的μs′的下列的修正的表達(dá)式μs′=φ(1-φ)νparσs′=2.46aφ(1-φ)(2πaλ)0.37(ninnex-1)2.09---(12)]]>等式(11)和等式(12)都表示出μs′具有折射性系數(shù)相關(guān)的因數(shù)，(ninnex-1)2.09]]>和尺寸相關(guān)的因數(shù)，或者是針對(duì)于懸浮物的φa(2πaλ)0.37]]>或者是針對(duì)生物組織的φ(1-φ)a(2πaλ)0.37]]>傳送理論的擴(kuò)散近似已經(jīng)被廣泛地用作描述光在一個(gè)給定的幾何狀[18](見1991由E。M。Sevick等人″在生物化學(xué)年鑒″第195卷330-351頁(yè))和[19](見由S.R.Arridge等人在1992年在″物理醫(yī)學(xué)生物學(xué)″第37卷1531-1560頁(yè))的高度散射介質(zhì)中的傳播的理論基礎(chǔ)。時(shí)域擴(kuò)散公式的結(jié)論使得能夠計(jì)算在光通過<L>＝c<t>而被檢測(cè)之前就計(jì)算出平均光的路徑長(zhǎng)度<L>，其中的c是光在該散射介質(zhì)中以平均時(shí)間穿行的速度。在一個(gè)半無限介質(zhì)反射幾何結(jié)構(gòu)中，<t>可由下式給出<t>=∫R(ρ,t)tdt′∫R(ρ,t)dt′----(13)]]>其中的R(ρ，t)是在遠(yuǎn)距光源時(shí)在距離ρ和在時(shí)間t，在在介質(zhì)的表面上檢測(cè)到的脈沖光的反射性。當(dāng)在<t>中替代S(ρ，t)并對(duì)于<t>進(jìn)行簡(jiǎn)化時(shí)，得到表示平均光的路徑長(zhǎng)度<L>和吸收系數(shù)(μa)和降低的散射系數(shù)(μs′)的相互關(guān)系<L>=32ρμt′μs[11+1ρ3μsμt′].----(14)]]>所以，<L>能夠在被研究中的介質(zhì)中作為一個(gè)標(biāo)記來監(jiān)視在吸收和散射系數(shù)中的變化。而且，等式(5)的第一級(jí)近似是<L>=32ρμs′μa-12μa′---(15)]]>它表示出在散射中的增加將導(dǎo)致光的路徑長(zhǎng)度的增加。
根據(jù)實(shí)物和生物組織的類型，歸咎于暴露在非均勻介質(zhì)中而出現(xiàn)的細(xì)胞的體積的改變將遵從一定的規(guī)則。比如說，如果把肝臟細(xì)胞突然地暴露于低滲性的介質(zhì)，則它們將會(huì)初始地膨脹，但是在幾分鐘之內(nèi)就幾乎重新回復(fù)到原有的體積。這種現(xiàn)象被稱之為″規(guī)則的細(xì)胞體積的減小″，并且是由K+和Cl活動(dòng)的外溢所引起。另一方面，如果該細(xì)胞被突然暴露于過度低滲性的介質(zhì)，則它們將會(huì)初始地收縮，但是在幾分鐘之內(nèi)就幾乎重新回復(fù)到原有的體積。這種現(xiàn)象被稱之為″規(guī)則的細(xì)胞體積的增加″，并且受到Na+和Cl活動(dòng)的內(nèi)灌所引起。但是，不論是增加還是降低，都將會(huì)完全回復(fù)到原有的體積。而且肝臟的細(xì)胞會(huì)稍有停留在膨脹和收縮的狀態(tài)。此外，以細(xì)胞的等級(jí)(離子特征)和以分子等級(jí)(負(fù)責(zé)離子的流入和流出的載體)的這種細(xì)胞體積的調(diào)節(jié)機(jī)制是隨著生物組織的類型的改變而異的。(見1991年Haussinger等人在″生物化學(xué)和生物物理″第1071卷的331-350頁(yè))。
在肝臟中，當(dāng)著由于將碳水化合物添加到細(xì)胞外的介質(zhì)中時(shí)而使得肝細(xì)胞受到高滲性的壓力，根據(jù)碳水化合物的性質(zhì)，將會(huì)使得出現(xiàn)不再?gòu)钠涫湛s狀態(tài)恢復(fù)或者只是部分地恢復(fù)。流入吸收性引入的收縮將不表現(xiàn)出任何規(guī)則體積的增加(見Bakker-Grunwald在1983年″生物化學(xué)和生物物理″的第731卷的239-242頁(yè)的文章)。相對(duì)應(yīng)，收縮的隨后是初始體積的局部的恢復(fù)。這些過程已經(jīng)用肝細(xì)胞的不同的滲透性作了解釋，在研究中使用了三種非電解質(zhì)。較高的是對(duì)于糖的細(xì)胞的滲透性，較快的是在兩個(gè)對(duì)稱物之間的重量克分子滲透壓的均衡，而且較快的是從收縮狀態(tài)的恢復(fù)。(見P.Haddad等人在1989年的生理學(xué)周刊的256期的G563-G569和G.Alpini等人在1986年的生理學(xué)周刊的251期的C872-882的文章)。實(shí)例1一個(gè)設(shè)計(jì)的組成在圖5和5A中示出，其中將生物組織表示成為填充有1升的散射體(流入脂類乳劑)的一個(gè)直徑是10cm的圓桶70。斜率和截距的計(jì)算是在25℃時(shí)每1％的散射體、每毫克分子(mM)的溶質(zhì)、每cm的輸入/輸出的條件下進(jìn)行的。
為了模擬對(duì)于人體的乳房、腦或其它的部位的溶質(zhì)的檢測(cè)，采用的是直徑是10cm和高度是10cm的一個(gè)桶狀的容器，其上加有光的檢測(cè)器。容器中加有其中摻入適量的濃度的散射體，例如占體積的0.1-2％的脂類乳劑的蒸溜水。填充有不包括溶質(zhì)的散射體的容器可以被用作為針對(duì)μa和μs′的校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)。然后在將固體的或液體的溶質(zhì)加入，而增加其濃度，通過迅速地?cái)噭?dòng)攪棒而達(dá)到適當(dāng)?shù)娜芙夂突旌稀Ｉ⑸潴w的稀釋是通過測(cè)定法測(cè)量的，因此，起因于溶質(zhì)和散射體的濃度之間的吸收性的改變的關(guān)系。
圖7示出了一個(gè)典型的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，是以1％的脂類乳劑作為散射體，將10、50、100等克數(shù)的葡萄糖溶質(zhì)加入到1升的1％的脂類乳劑中。OD的減小是作為ρ的函數(shù)，從20mM遞增葡萄糖，斜率和截距都受到影響。與在此示出的千分之120的OD的標(biāo)度相比，起因于儀器的噪聲的誤差大概是1×10-5OD。在此情況中，根據(jù)公式6和7，得到OD和的近似的線性的關(guān)系。
溶質(zhì)濃度斜率和截距(從圖7中重新繪制)之間的關(guān)系在圖7A中給出，并且該值在表1中給出；斜率和截距的值示出是每一個(gè)mM的葡萄糖的1.5×10-4OD和對(duì)于斜率的輸入/輸出的1cm的間距的0.9×10-4OD。
這些獲得的斜率和間距的值被單獨(dú)地使用或結(jié)合地使用，以便提供一個(gè)校準(zhǔn)的標(biāo)度，對(duì)照著這一標(biāo)度，對(duì)于隨后的測(cè)量作比較，以便獲得溶質(zhì)濃度的測(cè)量。
如圖7和圖7A所示，斜率的值是負(fù)值，并且對(duì)應(yīng)于1％的脂類乳劑給出-1.65±0.037(圖6)。單位是10-4OD/1mM葡萄糖/1cm的間距。斜率的誤差是0.037，因此根據(jù)這些數(shù)據(jù)，以1cm的間距1mM的葡萄糖確定的信號(hào)-誤差的比率是近似于50，并且在ρ＝7cm出對(duì)應(yīng)于小值。注意到，公式6和7的適當(dāng)?shù)南禂?shù)包括濃度的方根。
但是敏感性隨著散射體的濃度改變，因此將實(shí)驗(yàn)從0.1％-1.5％的脂類乳劑反復(fù)地進(jìn)行，減低到1％的散射體的濃度的一個(gè)新的敏感性常數(shù)在圖6中得出(表I)是1.56×10-4OD/1mM葡萄糖/1cm間距/1％脂類乳劑。從20到100mM葡萄糖都遵從公式6和公式7的方根的關(guān)系。截距的值遵從一個(gè)對(duì)數(shù)的關(guān)系，具有的值是90×10-4OD/1cm/1mM葡萄糖。隨著增加脂類乳劑，截距的值增加為1.4+0.3×10-4OD/cm/每百分之一的脂類乳劑1mM葡萄糖。
為了監(jiān)視溫度的變化，容器包括有冷卻到20℃的溶質(zhì)(例如葡萄糖)和散射體(例如脂類乳劑)，并通過電子加熱板(在快速攪拌的基礎(chǔ)上)緩慢地提升到35℃，并記錄光的效應(yīng)。散射體由一個(gè)磁棒攪動(dòng)，由加入器/凝熱器調(diào)節(jié)溫度，以便實(shí)現(xiàn)使用的在20至30℃之間的溫度。系統(tǒng)的溫度是由水銀溫度計(jì)測(cè)量的。實(shí)例2使用的是雄性的重量是250-300g的SD血統(tǒng)的老鼠。在通過在腹膜內(nèi)注射戊巴比妥(50mg/kg)對(duì)老鼠麻醉之后，取出肝臟用包含2mM葡萄糖的Krebs-Ringer緩沖劑浸泡。該緩沖劑是用95％的氧氣和和5％的二氧化碳的混合氣體所氧化的。肝臟放置在一個(gè)光源陣列之上，并與一個(gè)檢測(cè)器相距1-3.3cm。在肝臟的灌注變得穩(wěn)定之后(20-30分鐘)，該灌注液就變成了包括葡萄糖或甘露醇的不同濃度的其它成分。同時(shí)還測(cè)量反應(yīng)過程的氧氣的濃度。
為了保證肝臟本身的光的性質(zhì)的改變不引起光的失真，有必要采取防范措施。因此，浸泡過程在先而控制過程在后。老鼠的肝臟葉放置在光源和檢測(cè)器的陣列上，與圖1-1D所示相似，但是具有間距1、2和3cm(也可以是1.2、1.5和2.2cm)以便兼顧肝臟的高的吸收性和較小的尺寸。而且，該肝臟葉的厚度是2cm，而生物組織的邊界條件不同于圖5和5A的標(biāo)本。從甘露醇的可以忽略的代謝反應(yīng)的角度來看，選擇該甘露醇作為適當(dāng)?shù)娜苜|(zhì)進(jìn)行與葡萄糖的對(duì)照。
具有60mM的甘露醇灌注的典型的軌跡在圖8中示出。初始階段的吸收性的增加是歸咎于該甘露醇進(jìn)入到產(chǎn)生滲透梯度的肝臟的正弦波，在開始的5分鐘內(nèi)，滲透的梯度作均衡。隨后，吸收性的改變被認(rèn)為是由于甘露醇與肝細(xì)胞的均衡。為了保證不在肝臟中出現(xiàn)殘留效應(yīng)，沒有溶質(zhì)的灌注被使用；在沒有添加甘露醇之處的肝臟被充滿擬晶體。在這種情況中，吸收性的下降的出現(xiàn)是由于甘露醇從生物組織的外溢造成的。相對(duì)于兩個(gè)控制等級(jí)，在早期階段和晚期階段測(cè)量甘露醇的效應(yīng)。
如圖8所示，給出了OD與ρ之比的曲線。存在有比脂類乳劑和酵母細(xì)胞標(biāo)本更多的″雜質(zhì)″，這可能是由于外溢和灌注的壓力的結(jié)果。首先，早和晚階段的符號(hào)是相似的。早期階段的斜率對(duì)應(yīng)于+18×10-4OD/1mM的甘露醇/輸入-輸出的1cm的間距。晚期階段的斜率對(duì)應(yīng)于+1.7×10-4OD/1mM的甘露醇/cm。實(shí)例3在懸浮物或老鼠的肝臟中由于溶質(zhì)的引入所引起的吸收系數(shù)、散射系數(shù)和光的路徑長(zhǎng)度中的改變被利用時(shí)域、頻域和連續(xù)波的方法示出。這三種方法分別用于測(cè)量高度散射介質(zhì)的光學(xué)特性平均路徑長(zhǎng)的改變時(shí)的過渡響應(yīng)和對(duì)于光的性質(zhì)和散射改變的快速響應(yīng)。所使用的光的波長(zhǎng)范圍是從780到850nm 。
在脂類或細(xì)胞懸浮測(cè)量中，一個(gè)桶狀的容器(17cm直徑，10cm高度)填充有蒸餾水和不同的散射介質(zhì)的濃度。濃度是20％的脂類乳劑(包括卡比費(fèi)太卡，克萊頓，ND)被稀釋到0.5-2.5％((vol/vol)。在細(xì)胞懸浮的情況中，占在pH值是7的20mM磷酸鹽脂中的酵母重量的1.4％或2.8％的粘合劑被加到脂類溶液。在測(cè)量中，通過使用溶質(zhì)，例如葡萄糖和甘露醇，的50mM的滴定改變其光學(xué)性質(zhì)。接到象上述NIR檢測(cè)系統(tǒng)的光源和檢測(cè)器放置在懸浮表面之上或容器的側(cè)面3cm的距離。
雄性的SD種類的老鼠(300-500g)被禁食24小時(shí)以便規(guī)范肝臟的生理?xiàng)l件。在以體重的50mg/kg的腹膜內(nèi)注射戊巴比妥麻醉之后，取出該老鼠的肝臟并用克雷布斯-瑞爾緩沖劑(2mM葡萄糖，由95％的氧和5％的二氧化碳的混合氣體所氧化)所灌注，直到灌注到達(dá)均勻的程度為止(20-30分鐘)。這種灌注是在緩沖劑和包括不同的碳水化合物的濃度的緩沖劑溶液中切換。連接到該肝臟的主葉的光源和檢測(cè)器之間的距離是1.5cm 。
在一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)中，公式(12)和(13)是分別地用于懸浮物和生物組織的情況，以便計(jì)算在各種條件下的在減低的散射系數(shù)中的改變。實(shí)例4本實(shí)例示出了在一個(gè)活體動(dòng)物標(biāo)本中的腦中的鉀的流失的無創(chuàng)傷的確定。從低含氧的老鼠的腦的鉀的流失被以816nm的波長(zhǎng)的散射測(cè)量，該波長(zhǎng)對(duì)于血紅蛋白的氧化性和脫氧性的差異相當(dāng)小。圖9中的示意圖示出了采用裝入到腦中的光源進(jìn)行校準(zhǔn)的實(shí)例，其中增加了在間隙即分子外空間的鉀離子的濃度(因此增加了光的散射性。麻醉性的酮亞胺的注入引起輕微的散射的改變。當(dāng)老鼠被暴露在氮?dú)庵袝r(shí)(呼吸)，初始的散射改變是與光源的浸入的方向相同，但是這是由于來自神經(jīng)元的鉀離子的缺乏所致。在代謝的活動(dòng)恢復(fù)之后，出現(xiàn)大的突增，在幾分鐘之后下降到基線的水平。所示出的光的散射用于表示動(dòng)物的大腦的功能狀態(tài)。因?yàn)楣庾釉谌说哪X中的遷移已經(jīng)被證實(shí)是非常易于觀察，所以，這里公開的技術(shù)可以被用于具有象中風(fēng)、麻木、頭部的外傷、昏迷以及其它的一些在本專業(yè)中為了探明受傷的通常位置(例如中風(fēng))和其中因?yàn)檠鯕馊狈Χ鹉芰咳狈Φ纳锝M織的病人。生物組織的光學(xué)特性和生物組織的折射系數(shù)之間的關(guān)系如下。a)模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果根據(jù)公式(11)，懸浮標(biāo)本的減低的散射系數(shù)μs′對(duì)于散射粒子(nin)的折射系數(shù)和懸浮流體(nex)的依賴的程度可以假設(shè)散射粒子的大小和體積量都不改變的條件下來計(jì)算。
圖13(a)中示出了作添加的葡萄糖濃度的函數(shù)的0.5％的脂類乳劑-葡萄糖懸浮體的μs′和該液體懸浮物的對(duì)應(yīng)的折射系數(shù)nex。該情況中使用的參數(shù)的情況是，a＝0.25μm，φ＝0.005，λ＝800nm，nin＝1.465和nex＝1.325+2.37×10-5X[C]；其中的[C]是在MM中的葡萄糖的濃度。(見1994年Maier等人在″光學(xué)雜志″19(24)期的2062-2064頁(yè)上的文章)。另一方面，使用公式(12)模擬浸泡的老鼠的肝臟的μs′的改變作為相加的葡萄糖的濃度的一個(gè)函數(shù)；該結(jié)果示于圖13(b)。計(jì)算值只是將分子外的流體的折射系數(shù)改變成nex＝1.33+2.37×10-5X[C]；而保持其它的參數(shù)不變(a＝10.68μm，φ＝0.8，λ＝800nm，nin＝1.465)。(見1994年Beauvoit等人在″生物物理學(xué)期刊″第67卷2501-2510頁(yè))。在0mM的葡萄糖濃度的條件下的μs′的初始值15.9cm-1是根據(jù)在1994年出版的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量得到的。老鼠的肝臟的μs′對(duì)于葡萄糖的濃度的依賴，假設(shè)該肝臟的細(xì)胞是穩(wěn)定的。公式13(a)和公式13(b)都表明，如果葡萄糖/碳水化合物在懸浮標(biāo)本或在生物組織中的添加，象在一個(gè)灌注的老鼠的肝臟中的添加，并不改變散射體和或生物組織的體積，對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的減低的散射系數(shù)μs′隨著所添加的葡萄糖的濃度而降低。b)在脂類和細(xì)胞懸浮標(biāo)本中的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果圖14給出了一套0.5％的脂類乳劑懸浮物的時(shí)域?qū)嶒?yàn)的結(jié)果，作為在830nm的條件下添加到懸浮物的甘露醇的函數(shù)。通過對(duì)于時(shí)間分解的分光光度計(jì)的數(shù)據(jù)的配合，能夠得到平均光的路徑長(zhǎng)度，μa和μs′，如在圖14(a)、14(b)和14(c)中分別所示。在圖14(a)中的實(shí)線的數(shù)據(jù)部分是由將被測(cè)的反射性替代進(jìn)入到公式(13)中所確定的，而空的園圈示出的虛線是由替換所調(diào)配的在公式(14)中的μa和μs′值而計(jì)算的。這兩個(gè)路徑長(zhǎng)度之間的一致性證實(shí)了μa和μs′值的正確性。圖14(a)和14(b)清除地示出了路徑長(zhǎng)度和減少的散射系數(shù)，μs′，都隨著添加在懸浮物中的甘露醇的增加而減小。圖14(b)示出了示出了與圖13(a)的模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一個(gè)很好的一致性。圖14(c)示出了在當(dāng)甘露醇的濃度變得較大的同時(shí)μa中的一個(gè)小量的下降。從滴定的實(shí)驗(yàn)(沒示出)中獲得的結(jié)果是相似的。
我們已經(jīng)用連續(xù)波的方法來測(cè)量在脂類/細(xì)胞懸浮物中的光學(xué)特性的歸咎于引入的溶質(zhì)的改變。已經(jīng)研究了多種溶質(zhì)(電解質(zhì)，非電解質(zhì)，糖和酒精)，并對(duì)于某些結(jié)果作了報(bào)告(Chance等人在1995年的″分析生物化學(xué)″的227卷的351-362頁(yè))。針對(duì)于懸浮標(biāo)本使用連續(xù)波方法所獲得的結(jié)果非常相似于時(shí)域的方法的結(jié)果，而且近似于理論上的計(jì)算。在圖15中示出了實(shí)例，表示采用滴定的方法針對(duì)一個(gè)脂類乳劑-酵母劑所獲得的一個(gè)μsμa和甘露醇濃度之比。
生物組織的光學(xué)特性和生物組織的細(xì)胞體積的相關(guān)性在下面給出。a)模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果由于細(xì)胞的體積系數(shù)φ對(duì)于生物組織來說通常是大于0.5的，因此，公式(12)被用于本部分?？紤]模擬實(shí)驗(yàn)的三種情況1)只是改變細(xì)胞的尺寸；2)改變細(xì)胞的尺寸和分子外流體的折射系數(shù)；和3)改變細(xì)胞的尺寸，細(xì)胞的體積系數(shù)和分子外流體的折射系數(shù)。把將碳水化合物灌注到老鼠的肝臟而引起細(xì)胞的收縮被認(rèn)為是這樣一種模擬實(shí)驗(yàn)。
圖16(a)中示出了被灌注的老鼠的肝臟的μs′對(duì)于細(xì)胞半徑(頂部的標(biāo)度)的依賴性，所具有的固定的參數(shù)是細(xì)胞體積參數(shù)(φ＝0.8)，分子內(nèi)的折射系數(shù)(nin＝1.465)，和分子外的折射系數(shù)(nexo＝1.33)。nin的選擇值是根據(jù)基準(zhǔn)5和基準(zhǔn)26，而nexo的選擇值是從基準(zhǔn)14拓展而得的。計(jì)算表明，只出現(xiàn)在生物組織細(xì)胞尺寸中的減小導(dǎo)致了減小的散射系數(shù)μs′的增加，并使得路徑長(zhǎng)度增加，反之亦然。在細(xì)胞尺寸中的減小可以是由生物組織的溫度的增加所引起，或者是由在生物組織中添加碳水化合物所引起。圖16(a)還示出μs′對(duì)于引入到肝臟的葡萄糖濃度(底部標(biāo)度)的依賴性。具有的關(guān)系是a＝a0-K[C]，其中的a是細(xì)胞的半徑，a0＝10.678μm是在沒有添加然后葡萄糖時(shí)的初始的細(xì)胞半徑，K＝0.002是一個(gè)常數(shù)，而[C]是葡萄糖的濃度。K值對(duì)應(yīng)于將每100mM的葡萄糖添加到肝臟時(shí)能夠給出5％的細(xì)胞的體積的增加的一個(gè)系數(shù)。
在細(xì)胞尺寸中的一個(gè)減小將能夠?qū)е略诩?xì)胞體積中的減小，并因此使得細(xì)胞體積的系數(shù)φ的減小，因?yàn)棣眨絍細(xì)胞/V總所以，將碳水化合物添加到生物組織將會(huì)導(dǎo)致φ的增加。當(dāng)生物組織的細(xì)胞收縮但是整個(gè)生物組織的體積并不顯著地改變時(shí)出現(xiàn)這種情況。但是，當(dāng)著碳水化合物添加到生物組織中而導(dǎo)致在生物組織中的水分的丟失的時(shí)候，φ值也能夠保持恒定，結(jié)果是使得生物組織的總的體積V總的減小，為了更多地模擬當(dāng)著暴露于一個(gè)碳水化合物時(shí)的μs′真實(shí)的改變，將考慮在所有的下列情況中的改變1)細(xì)胞的尺寸。2)分子外的折射系數(shù)，和3)細(xì)胞的體積系數(shù)。在圖16(b)中的實(shí)線圈是利用可變的細(xì)胞半徑a和可變的分子外折射系數(shù)nex和一個(gè)固定的體積系數(shù)φ(＝0.8)計(jì)算的在μs′和加入的葡萄糖的濃度之間的關(guān)系。另一方面，在圖16(b)中的打開的園圈對(duì)應(yīng)于用于可變的a、nex和φ的μs′，所具有的關(guān)系是
其中的V總保持不變。除去φ之外，用于這兩個(gè)軌跡的參數(shù)是相同的，λ＝800nm，nin＝1.465，nex＝1.33+2.73×10-5[C]，和a＝10.678-2×10-5[C]nm。這兩個(gè)園圈的軌跡展示出當(dāng)著碳水化合物的濃度增加時(shí)的μs′的矛盾的現(xiàn)象。在考慮到細(xì)胞的大小分子外的折射系數(shù)和細(xì)胞的體積系數(shù)的影響之后，從模擬實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)看到，在生物組織中的溶質(zhì)/碳水化合物的添加中，生物組織的總體的散射系數(shù)可以根據(jù)φ的情況是否減小還是不變的情況分別地增加或減小。b)在浸泡的老鼠的肝臟中的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果為了區(qū)別由于碳水化合物的添加所引起的細(xì)胞尺寸和分子外的折射系數(shù)對(duì)于μs的影響，執(zhí)行頻域方法的(相位調(diào)制分光光度計(jì))對(duì)于老鼠的灌注過的肝臟的溫度相關(guān)的路徑長(zhǎng)度的測(cè)量。在原則上，如果生物組織的溫度被減低，在生物組織的細(xì)胞內(nèi)部的K+就會(huì)跑到該細(xì)胞的外面，并且分子外的水可以進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)，導(dǎo)致細(xì)胞的膨脹。還知道，溫度對(duì)于散射性的流體的折射系數(shù)的影響是十分小的，所以，由溫度所引起的在分子外的折射系數(shù)的改變可以被忽略。則總體上的μs′值或冷卻的生物組織的膨脹的細(xì)胞的光學(xué)路徑長(zhǎng)度將是應(yīng)該軌跡上述的圖16(a)的給出的模擬實(shí)驗(yàn)而降低。另一方面，如果冷卻的生物組織是被加熱，則細(xì)胞將會(huì)收縮，且路徑長(zhǎng)度會(huì)相應(yīng)地增加。在此實(shí)驗(yàn)中，肝臟的溫度是通過改變包括在熱控制的槽中灌注液的溫度而進(jìn)行調(diào)節(jié)的。圖17(a)對(duì)應(yīng)于一個(gè)肝臟從37℃開始的冷卻過程，在冷卻槽內(nèi)測(cè)量的溫度在10分鐘內(nèi)降到了25℃。在灌注液開始幾分鐘(-2.5)的冷卻之后，肝臟開始對(duì)此響應(yīng)，并且隨著肝臟的溫度的降低該路徑長(zhǎng)度保持下降，直到灌注液的溫度穩(wěn)定在設(shè)定的25℃的穩(wěn)定為止。相反，圖17(b)示出了當(dāng)灌注的肝臟的灌注液從25℃加熱到37℃時(shí)路徑長(zhǎng)度的增加的過程。對(duì)于冷卻(圖17(a))和加熱(圖17(b))的時(shí)間過程沒有必要是相同的，即取決于冷卻源(冰)和加熱電源的使用。圖17證實(shí)了模擬實(shí)驗(yàn)(圖16(a))的結(jié)果，即生物組織的散射系數(shù)、并由此是對(duì)應(yīng)的光的被測(cè)的路徑長(zhǎng)度將隨著細(xì)胞的尺寸的減小/增加而增加/減小。
為了對(duì)起因于細(xì)胞的尺寸和分子外的流體的折射系數(shù)中的改變對(duì)于μs′的組合的影響，將若干的碳水化合物添加到灌注液中用于肝臟的浸泡實(shí)驗(yàn)。利用頻域的方法在肝臟由三種碳水化合物進(jìn)行浸泡期間對(duì)于路徑長(zhǎng)度的測(cè)量的一組時(shí)間決定的曲線在圖18中示出。曲線(a)、(b)和(c)分別對(duì)應(yīng)于包括200mM的葡萄糖200mM的甘露醇和200mM的蔗糖的灌注液。在曲線(b)中示出了對(duì)于兩個(gè)單獨(dú)的肝臟的兩次測(cè)量，表明不同的肝臟在不同的生理?xiàng)l件下對(duì)于甘露醇所作的不同的響應(yīng)。圖18清楚地表示出，路徑長(zhǎng)度或散射性質(zhì)在這三種情況中是不同的。在葡萄糖和甘露醇的浸泡之間的相似性在于，路徑長(zhǎng)度的增加是隨著碳水化合物的浸泡開始的。但是在葡萄糖的浸泡中返回到其基線要比甘露醇的浸泡快得多。與這兩種浸泡相對(duì)照，當(dāng)蔗糖灌注到該肝臟中時(shí)，路徑長(zhǎng)度將會(huì)下降，并且直到蔗糖被緩沖劑沖洗掉之前不會(huì)返回到它的基線。為了定量μa和μs′的值，對(duì)于另一種蔗糖的浸泡采用了時(shí)域的方法，并將結(jié)果示于圖19中。其中示出的μs′的值以及用100mM蔗糖浸泡的肝臟光的路徑長(zhǎng)度在其浸泡期間隨著μa的小的變異而下降。這使得利用時(shí)域和頻域的方法證實(shí)數(shù)據(jù)的正確性而得到的結(jié)果之間實(shí)現(xiàn)一致。
圖13、15和19示出了可以忽略的μa的改變和由于在該懸浮物或生物組織中的一個(gè)碳水化合物的添加所引起的一個(gè)持續(xù)的在μs′和路徑長(zhǎng)度之間的增加/減小。這些結(jié)果與公式(15)有著很好的吻合。所以，可以得出這樣的結(jié)論，即在生物組織中的起因于碳水化合物的添加的路徑長(zhǎng)度的被測(cè)值的增加/減小反映著總體上的散射特性的增加/減小。
模擬和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，生物組織降低的散射系數(shù)能夠在很大的程度上受到歸咎于碳水化合物對(duì)于生物組織的添加而出現(xiàn)的滲透張力所引起的在分子外流體和在細(xì)胞體積中的折射系數(shù)的改變的影響。但是，在脂類乳劑-酵母懸浮物的情況中(圖15)，似乎酵母細(xì)胞的作用并不十分明顯，因?yàn)樵谶@種情況中的結(jié)果十分類似于純脂類的懸浮物的情況。這可以由下列的兩個(gè)原因進(jìn)行解釋1)細(xì)胞的體積系數(shù)相對(duì)于整個(gè)懸浮物的體積是非常小的；2)酵母的細(xì)胞具有聚糖核壁，它要比一般的生物組織的細(xì)胞膜堅(jiān)硬的多。因此，酵母細(xì)胞的細(xì)胞尺寸和細(xì)胞的體積系數(shù)將不會(huì)由于碳水化合物添加到懸浮物所引起的滲透張力而明顯地改變。
把溶質(zhì)或碳水化合物添加到生物組織能夠引起細(xì)胞體積系數(shù)的下降和分子外流體的折射系數(shù)的增加。在生物組織總體的散射行為中，這兩種改變是彼此矛盾的。如此的光的路徑長(zhǎng)度改變的測(cè)量能夠顯示出細(xì)胞的體積的改變和折射系數(shù)的改變的哪一個(gè)比另一個(gè)起到更重要的角色。在圖18中的曲線(a)所表示的肝臟葡萄糖的灌注中，灌注后的肝臟的路徑長(zhǎng)度迅速地增加，并隨后在2-3分鐘之內(nèi)返回到它的原始值。該路徑長(zhǎng)度的變異表明，在細(xì)胞尺寸和在細(xì)胞體積系數(shù)φ中的降低一定是出現(xiàn)在該灌注的開始，但是收縮的細(xì)胞將在一定的程度上重新回到其原有的體積。當(dāng)沖洗緩沖劑被接通時(shí)，該路徑長(zhǎng)度開始減小，因?yàn)榇藭r(shí)的細(xì)胞是在低滲壓的條件下，因此它們開始膨脹。而且，當(dāng)細(xì)胞恢復(fù)到它的初始的體積時(shí)，路徑長(zhǎng)度在3分鐘之內(nèi)返回到它的基線。在圖18中的曲線(b)示出的是針對(duì)甘露醇的數(shù)據(jù)，除去對(duì)于該甘露醇的返回到基線的速率要低于葡萄糖的速率之外，其它的方面與在使用葡萄糖進(jìn)行灌注的情況相似。對(duì)于這種差異的解釋是，肝臟細(xì)胞對(duì)于甘露醇的滲透性要比葡萄糖小，所以甘露醇的回升的速率要比葡萄糖慢。
在原則上，生物組織的細(xì)胞的規(guī)則的體積增加和減小都不能夠重新完全獲得它的初始的細(xì)胞體積。這將意味著在圖18中的曲線(a)和(b)中的路徑長(zhǎng)度將不能完全回復(fù)到它原來的值。但是，在分子外的流體中的折射系數(shù)中的改變也將出現(xiàn)，并補(bǔ)償了細(xì)胞體積的改變的效應(yīng)。因此，路徑長(zhǎng)度的軌跡能夠停留在基線的附近，就象在曲線(b)中的兩條軌跡所示出的那樣，在初始的突起響應(yīng)之后，主要地依賴生物組織的類型和條件。針對(duì)蔗糖的灌注的路徑長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)在圖18中的曲線(c)中給出，它在兩個(gè)方面與其它的兩種情況很不相同1)當(dāng)灌注開始時(shí)，路徑長(zhǎng)度下降，和2)直到開始進(jìn)行緩沖劑的沖洗之前，路徑長(zhǎng)度沒有返回到其基線的趨勢(shì)。已經(jīng)知道的情況是1)當(dāng)老鼠的規(guī)則被灌注蔗糖時(shí)，出現(xiàn)細(xì)胞的收縮(見1989年Haddad等人在Physiol周刊的第256卷上G563-G569的文章)，2)蔗糖的折射系數(shù)是1.34783，很類似于葡萄糖的折射系數(shù)(1.3479)(見windholz等人1983年在由Merck&Co公司出版的百科全書化學(xué)卷中的″藥物，和生物″一章)，3)肝臟細(xì)胞的壁膜對(duì)于蔗糖來說是不能夠滲透的(見Haddad等人的1989年的文章)。前面兩點(diǎn)指出的是，由在蔗糖和葡萄糖灌注的肝臟中的細(xì)胞的尺寸和分子外的折射系數(shù)的改變所引起的效應(yīng)將是十分相似的。對(duì)于在蔗糖灌注中的相反的路徑長(zhǎng)度的特征的解釋在于，在這種情況中的細(xì)胞體積系數(shù)φ保持著不變，因此表現(xiàn)出不同于葡萄糖灌注的情況。已經(jīng)有報(bào)告說，以蔗糖灌注的肝臟容易出現(xiàn)大量的水分的丟失(Haddad等人在1989年的文章)，因此，由于細(xì)胞的收縮性，V細(xì)胞和V總體由于生物組織中的水分的丟失都下降，從而使得φ＝V細(xì)胞/V總體保持不變。肝臟細(xì)胞的核壁對(duì)于蔗糖的不可滲透性可以被解釋成由于在這種情況中的非回轉(zhuǎn)的特性，只是包括水分從分子內(nèi)向分子外的移動(dòng)，從而防止了規(guī)則的體積的增加。
歸功于葡萄糖對(duì)于人體的被測(cè)物的注入的散射特性的改變的體內(nèi)檢測(cè)已有報(bào)導(dǎo)(見1994年Maier等人的文章)。測(cè)量是對(duì)于被測(cè)人的大腿進(jìn)行的，并且是不同于在肝臟的葡萄糖的灌注的情況所獲得的結(jié)果，在葡萄糖的注入之后的幾分鐘之內(nèi)，散射系數(shù)開始減小。這種不一致可能是由于這樣的是實(shí)，即在人的大腿上進(jìn)行的葡萄糖的體內(nèi)測(cè)量可能要包括大部分的肌肉和血液，而肝臟的灌注測(cè)量只包括純粹的肝臟細(xì)胞。由于肌肉的細(xì)胞是進(jìn)行絕對(duì)非球面的吸收且非常不同于肝臟細(xì)胞的形狀和構(gòu)成，所以，肌肉細(xì)胞對(duì)于葡萄糖的反應(yīng)可以是相當(dāng)?shù)夭煌诟闻K的細(xì)胞。另一方面，如果細(xì)胞體積系數(shù)并不因?yàn)槠咸烟堑囊攵淖兌嗌俚脑?，則散射系數(shù)將主要是因?yàn)樵诜肿油獾恼凵湎禂?shù)的改變而減小。而且，當(dāng)著有血液包括在測(cè)量中時(shí)，由紅色血細(xì)胞和肌肉對(duì)于葡萄糖的提取過程的結(jié)合將使得在散射性質(zhì)中的變化的機(jī)制變得復(fù)雜化。
這些結(jié)果成功地顯示出利用NIR技術(shù)進(jìn)行無創(chuàng)傷的生理監(jiān)視，例如通過檢測(cè)路徑長(zhǎng)度(即散射特性)的改變來監(jiān)視生物組織的膨脹。例如，如果路徑長(zhǎng)度增加，則細(xì)胞正在收縮。如果包括有溶質(zhì)/碳水化合物的添加，則將會(huì)遇到起因于在細(xì)胞尺寸和在分子外折射系數(shù)的中的變化的多種效果。通過使用適當(dāng)?shù)奶妓衔?，例如葡萄糖或甘露醇，在生物組織的細(xì)胞中的變化的效應(yīng)就能夠預(yù)見，因而仍然能夠通過監(jiān)視路徑長(zhǎng)度的改變來檢測(cè)生物組織的膨脹。
總之，理論和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，在生物組織中添加溶質(zhì)/碳水化合物將影響到生物組織的細(xì)胞的大小，細(xì)胞體積系敏和分子外流體的折射系數(shù)；并且因此影響到總體上生物組織的散射特性。理論的近似方案被用于計(jì)算滲透和折射系數(shù)對(duì)于生物組織的減低的散射系數(shù)的作用，并將光子的擴(kuò)散理論用于把降低的散射系數(shù)和光的路徑長(zhǎng)度相結(jié)合。在實(shí)驗(yàn)上，所有的三種NIR技術(shù)都能夠測(cè)量由于添加了溶質(zhì)到生物組織中以及在經(jīng)過灌注的老鼠的肝臟中的光學(xué)性質(zhì)的改變。經(jīng)過灌注的肝臟的溫度相關(guān)的路徑長(zhǎng)度的測(cè)量證實(shí)，生物組織的散射性對(duì)于生物組織細(xì)胞的尺寸的依賴。利用三種碳水化合物灌注而獲得的肝臟的結(jié)果顯示出不同的散射方面，這些方面由在細(xì)胞尺寸和體積系數(shù)作出了解釋。
圖12是一個(gè)示意圖，示出了在一個(gè)散射體懸浮物(a)和生物組織或血液(b)之間的散射粒子的體積系數(shù)之間的差異。在情況(a)中，散射體的體積系數(shù)φ＝0.026，而在情況(b)中，體積系數(shù)是φ＝0.73。
圖13示出了針對(duì)于一個(gè)0.5％的脂類乳劑-葡萄糖懸浮物(a)和一個(gè)經(jīng)過灌注的肝臟(b)的降低的散射系數(shù)μs′的模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。對(duì)于(a)的計(jì)算是根據(jù)公式(2)，而對(duì)于(b)的計(jì)算是根據(jù)公式(3)。葡萄糖和用于在懸浮物中的散射粒子的折射系數(shù)或用于生物組織的分子外流體的散射系數(shù)時(shí)之間的關(guān)系在下面給出。在情況(b)中，肝臟的細(xì)胞被認(rèn)為是剛性的，只有分子外流體的折射系數(shù)改變。
圖14示出了以830nm測(cè)量的0.5％脂類乳劑-甘露醇懸浮物的時(shí)域的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該圖示出了平均光路徑長(zhǎng)度(a)、降低的散射系數(shù)μs′(b)和作為添加到懸浮物中的甘露醇的濃度的函數(shù)的該懸浮物的吸收系數(shù)μa(c)。
圖15示出了以連續(xù)波方法測(cè)量的0.5％脂類乳劑-酵母甘露醇懸浮物的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。它示出被減低的散射系數(shù)μs′的一個(gè)降低(a)和具有在懸浮物中的甘露醇增加的懸浮物的一個(gè)相對(duì)恒定的吸收系數(shù)μa(b)。
圖16示出了以更為實(shí)際的條件，根據(jù)公式(12)針對(duì)經(jīng)過灌注的肝臟的降低的散射系數(shù)μs′的模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。圖16(a)示出了隨著肝臟細(xì)胞的尺寸的減小(頂部標(biāo)度)或隨著灌注液中的葡萄糖的濃度(底部標(biāo)度)的增加的μs′的增加。在圖16(a)中，可變的只是細(xì)胞的半徑；分子外的折射系數(shù)和細(xì)胞的體積系數(shù)都是固定的。在圖16(b)中的實(shí)體的圓是通過改變細(xì)胞的半徑和分子外的折射系數(shù)而獲得的。圖16(b)的空心的圓是通過改變細(xì)胞的半徑、分子外的折射系數(shù)和細(xì)胞體積系數(shù)而計(jì)算的。
圖17示出了針對(duì)冷卻處理(a)和加熱處理(b)的一個(gè)被灌注的老鼠的肝臟的溫度相關(guān)的路徑長(zhǎng)度的改變。
圖18示出了用200mM的葡萄糖(a)、200mM的甘露醇(b)和200mM的蔗糖分別灌注的老鼠肝臟的路徑長(zhǎng)度的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。在情況(b)中的兩條軌跡是從兩只不同的老鼠肝臟獲得的。
圖19是吸收系數(shù)μa(a)、降低的散射系數(shù)μs′和灌注了100mM的蔗糖光的平均路徑長(zhǎng)度(c)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這些數(shù)據(jù)是通過實(shí)時(shí)間分解的分光光度計(jì)確定的。實(shí)體的和空心的圓分別地對(duì)應(yīng)于以780nm和830nm的測(cè)量。應(yīng)用利用本發(fā)明的監(jiān)視方法，能夠?qū)Ω鞣N濃度的溶質(zhì)進(jìn)行監(jiān)視。實(shí)例I本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單、高效和便攜的方案來對(duì)于病人體內(nèi)的糖(甘露醇、果糖、蔗糖和葡萄糖)進(jìn)行監(jiān)視。已經(jīng)觀測(cè)到的靈敏度是在25℃時(shí)1×10-4▲OD/mmol/百分比脂類乳劑。與通常的10-5▲OD的噪聲電平相比較，將預(yù)示在8-12的mM能夠有滿意的檢測(cè)。
根據(jù)把圖1-1D的監(jiān)視器附到病人的乳房、腹部、手指或頭來監(jiān)視病人體內(nèi)的葡萄糖的濃度。對(duì)于這種確定的最佳的生物組織是其腹壁葡萄糖的水平能夠迅速地與血管中的水平均衡的部位。
參考圖9，在一個(gè)葡萄糖的監(jiān)視用途的一個(gè)最佳實(shí)施例中用于監(jiān)視一個(gè)糖尿病人的血液的葡萄糖的濃度，其檢測(cè)是利用了與圖4(100)相關(guān)的描述過程。在一個(gè)實(shí)施例中，病人直接從一個(gè)計(jì)算器(例如一個(gè)計(jì)算機(jī)或其它的處理器)的輸出中讀到繪出的斜率和截距值，并將這些值與一個(gè)預(yù)定的校準(zhǔn)標(biāo)度相比較(如上所述)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，處理器接收一個(gè)被拓展的斜率和截距值，并將這些值和一個(gè)預(yù)定存儲(chǔ)的校準(zhǔn)標(biāo)度相比較。處理器還實(shí)現(xiàn)下列的步驟，以便將被測(cè)的溶質(zhì)的濃度指示給病人。如果測(cè)量的濃度(C溶質(zhì))小于一個(gè)第一預(yù)定的閾值濃度(Cth，1)，例如1-100mmol，而且最好是50mmol(步驟2)，就輸出一個(gè)綠信號(hào)(104)，例如通過閃亮一個(gè)綠燈，表示病人的血液中的葡萄糖是在正常的水平。如果被測(cè)的濃度是大于Cth，1，該被測(cè)的濃度就再次和一個(gè)第二閾值濃度(Cth，2)相比較，例如50-100mmol，而且最好是120mmol(步驟106)。如果C溶質(zhì)小于該第二閾值的濃度，就輸出一個(gè)黃信號(hào)(步驟108)，指示病人的血液葡萄糖水平已經(jīng)升到了正常值以上，并且應(yīng)該仔細(xì)監(jiān)視。如果C溶質(zhì)是大于Cth，2，就輸出應(yīng)該紅信號(hào)(步驟110)，指示病人應(yīng)該醫(yī)治他的病情。實(shí)例II采用根據(jù)本發(fā)明的方案，可以檢測(cè)病人的酒精濃度。乙醇迅速地以生物組織的空間均衡并給出應(yīng)該很小但是十分重要的信號(hào)。因此，一個(gè)病人(在此處的″病人″是指廣義上的接受醫(yī)療問題而被診治的人)將圖1-1D的監(jiān)視器附在乳房、腹部、手指或頭。象例一中的一個(gè)處理器接收來自監(jiān)視器的作為輸入信號(hào)的光強(qiáng)度信號(hào)，象在參考圖1-1D中描述的那樣，并且實(shí)施圖4和9的算法，以便提供在病人體內(nèi)的酒精濃度的度量。
例如象結(jié)合例一描述的那樣將校準(zhǔn)標(biāo)度分界地確定。閾值電平(Cth，1，Cth，2)被選擇對(duì)應(yīng)于所希望的判據(jù)(例如法定的飲酒限制)。實(shí)例III采用根據(jù)本發(fā)明的方案，可以檢測(cè)病人體內(nèi)的鹽(例如NaCl，KCl和MOPS)的濃度。因此，一個(gè)病人將圖1-1D的監(jiān)視器附在乳房、腹部、手指或頭。象例一中的一個(gè)處理器接收來自監(jiān)視器的作為輸入信號(hào)的光強(qiáng)度信號(hào)，象在參考圖1-1D中描述的那樣，并且實(shí)施圖4和9的算法，以便提供在病人體內(nèi)的酒精濃度的度量。圖10的表II包括關(guān)于NaCl，KCl和MOPS的數(shù)據(jù)。這些電解質(zhì)的作用相當(dāng)小，但是十分重要。
例如象結(jié)合例一描述的那樣將校準(zhǔn)標(biāo)度分界地確定。閾值電平(Cth，1，Cth，2)被選擇對(duì)應(yīng)于所希望的判據(jù)，例如根據(jù)病人的健康狀況。例如，具有高血壓的病人應(yīng)該建議在低的閾值濃度。實(shí)例III
如果除去所要測(cè)量的溶質(zhì)的濃度之外的其它的因素可以被忽略，就將會(huì)有增強(qiáng)的效果。根據(jù)這樣的實(shí)例，病人的歷史是具有特征，能夠假設(shè)在所監(jiān)視的濃度水平中的變異是由于在所希望測(cè)量的溶質(zhì)濃度中的變異所造成。
例如，當(dāng)病人還沒有自身感覺到提高了其它的散射溶質(zhì)的濃度時(shí)，使用圖1-1D的監(jiān)視器獲得應(yīng)該病人的一個(gè)增強(qiáng)的葡萄糖濃度的測(cè)量，該監(jiān)視器耦合到一個(gè)處理器來實(shí)施圖4的步驟。
從在溶質(zhì)識(shí)別中的低特殊性的角度來看，尤其是象葡萄糖、乙醇、甘露醇和程度較輕的NaCl和KCl的生理重要性的角度來看，使用不經(jīng)腸胃的流體的附加信息的體內(nèi)研究正在進(jìn)行。此外，滲透的過渡以及生物組織的確切的滲透狀態(tài)都將是重要的，尤其是在病人經(jīng)歷了透析法處理之后。最終，也可能是最重要的一點(diǎn)是人體的生物組織的溫度，它應(yīng)該在特定的生物組織的體積的光學(xué)的研究中加以監(jiān)視，尤其是通過水分的吸收進(jìn)行監(jiān)視。
圖11中(表III)示出了在表中示出的克分子數(shù)范圍內(nèi)的甘露醇、果糖和丙二醇的各種溶質(zhì)的效應(yīng)。按照上述的相同的方式對(duì)于斜率進(jìn)行規(guī)一化，但是不進(jìn)行脂類乳劑的百分比的劃分。斜率值是在等于甘露醇和葡萄糖的實(shí)驗(yàn)的誤差之內(nèi)。酒精和丙二醇給出在稀釋之后(見下述)的明顯小的斜率和小的多的截距。甲醇對(duì)于作為散射體的酵母的小的影響在表IV中示出。
與此同時(shí)，可以施行對(duì)于水的吸收的適度的校正。
而且，由于強(qiáng)度的測(cè)量尤其是對(duì)于皮膚和探頭及測(cè)量?jī)x之間的接觸的改變敏感，或者是對(duì)于探頭和人體的生物組織敏感，使得不取決于強(qiáng)度的測(cè)量廣受歡迎，而且這種方法之一是應(yīng)該相位調(diào)制系統(tǒng)，對(duì)于多數(shù)的可靠的測(cè)量來說，它確實(shí)是最終的系統(tǒng)。但是，強(qiáng)度信號(hào)和相位信號(hào)之間的關(guān)系使得要求相當(dāng)高的相位靈敏度的要求。可能必須要測(cè)量10-5的吸收極限，這也要求相位檢測(cè)的相似的精度。其它實(shí)例通過獲取提取確切的線性參數(shù)(斜率和截距)的更多數(shù)目的數(shù)據(jù)點(diǎn)，可以采用多于三個(gè)的光源來獲得增強(qiáng)的測(cè)量。
不是采用多個(gè)光源而是采用一個(gè)光源把光線在相距檢測(cè)器的不同的位置的不同的距離加到生物系統(tǒng)。另外，單一的光源可以保持穩(wěn)定，而且可將檢測(cè)器順序地移動(dòng)，以便檢測(cè)相距光源不同距離的定位的檢測(cè)位置。
在此描述的監(jiān)視方案對(duì)于波長(zhǎng)加以很小的依賴性。因此，雙重波長(zhǎng)的方法可以使用來實(shí)現(xiàn)減小血紅蛋白的交擾。在這種技術(shù)中，血紅蛋白的濃度是由一個(gè)適當(dāng)?shù)南辔徽{(diào)制的分光光度計(jì)所量化的，以便用所包括的波長(zhǎng)提供精確的路徑長(zhǎng)度信息。因此，在850nm處的吸收性的測(cè)量和血紅蛋白的不一致就可以被預(yù)測(cè)隨著對(duì)于溶質(zhì)的測(cè)量的適應(yīng)而被克服。
光線進(jìn)入到生物組織和到達(dá)包括硅二極管或光纖耦合器的過程中出現(xiàn)的變化(例如由于可變的生物組織的接觸)可以通過頻域的方法加以補(bǔ)償，這種方法對(duì)于生物組織的接觸有著顯著的優(yōu)點(diǎn)。為了進(jìn)行這種確定，需要使用若干輸入-輸出間距的測(cè)定。不同的間距的測(cè)定取樣不同深度的不同生物組織體積短間距-淺的和長(zhǎng)間距-深的生物組織的體積。所以，在包括異常的生物組織的情況中，以不同的輸入-輸出間距取樣到不同的溶質(zhì)的可能性將得到補(bǔ)償。
可以交替地采用時(shí)域的方法。這些方法取樣不同的生物組織的體積而計(jì)算μs′和μa(分別在先和在后)。使用從時(shí)域到頻域的付立葉(Fourier)變換可以克服這些問題。在這些頻域裝置中，高頻波是淺穿透的，而低頻波是深穿透的。因此，以一對(duì)吸收被消除的波長(zhǎng)為特征的雙重測(cè)量對(duì)于計(jì)算散射因數(shù)來說是一個(gè)有用的手段。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)還有其它的實(shí)施例。利用時(shí)間分解的分光光度計(jì)(TRS)或調(diào)相的分光光度計(jì)(PMS)可以對(duì)于上述的溶質(zhì)進(jìn)行監(jiān)視和對(duì)于其濃度進(jìn)行測(cè)量。適用的TRS系統(tǒng)在美國(guó)專利5119815或5386827中進(jìn)行了描述，在此引作參考。TRS系統(tǒng)采用的是對(duì)于被測(cè)溶質(zhì)直接或間接地敏感的可見或紅外波長(zhǎng)(即由于在吸收性或散射性中的變異)。該TRS系統(tǒng)在體內(nèi)測(cè)量有效的散射系數(shù)(μs′)或吸收系數(shù)(μa)并且將這些值與溶質(zhì)的濃度相關(guān)。
此外，利用PMS的測(cè)量的系統(tǒng)在美國(guó)專利4972331，5122974和5187672中，和國(guó)際專利申請(qǐng)PCT/US94/02764(在1993年3月15日提交)或PCT/US92/00463(1992年1月21日提交)中有所描述，在此都作為參考。PMS系統(tǒng)是采用一個(gè)或多個(gè)對(duì)于被測(cè)溶質(zhì)直接或間接敏感的可見光或紅外光進(jìn)行測(cè)量的(即由于吸收性或散射性中的變異)。該P(yáng)MS系統(tǒng)在體內(nèi)測(cè)量有效的散射系數(shù)(μs′)或吸收系數(shù)(μa)并且將這些值與溶質(zhì)的濃度相關(guān)。此外，由TRS系統(tǒng)和PMS系統(tǒng)所測(cè)量的分光光度信號(hào)的量化造Sevick等人在1991年出版的″分析生物化學(xué)″卷195中的330-351頁(yè)的文章中進(jìn)行了進(jìn)一步的解釋，在此引作參考。
TRS和PMS分光光度計(jì)采用的波長(zhǎng)對(duì)于被測(cè)的溶質(zhì)是直接敏感的，這些溶質(zhì)已經(jīng)在上面作了定義(例如新陳代謝的媒體、新陳代謝物、電解質(zhì)、糖、結(jié)合到可檢測(cè)的溶劑(例如反差劑)的溶質(zhì)的組合、或提供該溶質(zhì)的直接測(cè)量的其它的成分)。
權(quán)利要求
1.一種在生物系統(tǒng)中監(jiān)視一種溶質(zhì)的方法，包括有步驟把光傳送進(jìn)入包括所說的溶質(zhì)的一個(gè)生物系統(tǒng)中，所說的光具有實(shí)際上所說的溶質(zhì)不吸收的一個(gè)范圍內(nèi)的一個(gè)選定波長(zhǎng)；對(duì)于所說的傳送的光的至少第一和第二部分進(jìn)行檢測(cè)，所說的第一部分已經(jīng)沿著以第一平均路徑長(zhǎng)度為特征的一條或多條路徑穿行通過所說的生物系統(tǒng)，而所說的第二部分已經(jīng)沿著以大于所說的第一平均路徑長(zhǎng)度的第二平均路徑長(zhǎng)度為特征的一條或多條路徑穿行通過所說的生物系統(tǒng)；以及，對(duì)于所說的傳送的光的所說的第一和第二部分進(jìn)行比較，以便監(jiān)視在所說的生物系統(tǒng)中的所說的溶質(zhì)的濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中對(duì)于傳遞的光的所說的第一和第二部分進(jìn)行比較的步驟包括根據(jù)與所說的生物系統(tǒng)的一個(gè)光學(xué)特性和所說的第一和第二平均路徑長(zhǎng)度相關(guān)的一個(gè)線性標(biāo)本而獲得的所說的生物系統(tǒng)的品質(zhì)特征。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所說的品質(zhì)特征可以是通過將光的第一和第二部分的所說的線性標(biāo)本的被測(cè)特性與第一和第二路徑長(zhǎng)度的距離表示相配合而確定的一條線的斜率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所說的品質(zhì)特征可以是通過將光的第一和第二部分的所說的線性標(biāo)本的被測(cè)特性與第一和第二路徑長(zhǎng)度的距離表示相配合而確定的一條線的截距。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所說的品質(zhì)特征可以是通過將光的第一和第二部分的所說的線性標(biāo)本的被測(cè)特性與第一和第二路徑長(zhǎng)度的距離表示相配合而確定的一條線的斜率和截距。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中獲得一個(gè)品質(zhì)特征可以包括獲得根據(jù)被測(cè)光的第一和第二部分對(duì)于生物系統(tǒng)的第一和第二光的密度的測(cè)量，并將光的密度的測(cè)量與所說的通常的線性標(biāo)本相配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中的把所傳送的光的第一和第二部分所作的比較可以包括根據(jù)所說的生物系統(tǒng)的品質(zhì)特征對(duì)照一個(gè)預(yù)定的標(biāo)度而對(duì)于所說的溶質(zhì)的一種或多種的濃度的測(cè)量所進(jìn)行的確定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)一個(gè)預(yù)定的濃度的標(biāo)度對(duì)于在所說的生物系統(tǒng)中的一種或多種溶質(zhì)的濃度的測(cè)量進(jìn)行確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所說的對(duì)于所傳送的光的第一和第二部分進(jìn)行檢測(cè)檢測(cè)的步驟包括對(duì)于分別對(duì)應(yīng)著光的第一和第二部分的強(qiáng)度第一和第二強(qiáng)度(I1，I2)進(jìn)行測(cè)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括在時(shí)間上的確定相對(duì)于第一和第二基準(zhǔn)強(qiáng)度(I1，ref，I2，ref)在所說的第一和第二強(qiáng)度(I1，I2)中的改變的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所說的對(duì)于所說的第一和第二強(qiáng)度的相對(duì)的改變進(jìn)行的確定的步驟還進(jìn)一步包括分別地確定第一和第二光的密度(OD1，OD2)OD1=log(I1I1,ref)]]>OD2=log(I2I2,ref)]]>
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所說的對(duì)于所傳送的光的第一和第二部分進(jìn)行的比較的步驟可以包括使用把第一和第二光的密度與表示所說的第一和第二平均路徑長(zhǎng)度的距離(ρ1，ρ2)相關(guān)的一個(gè)線性標(biāo)本，以便獲得表示在所說的生物系統(tǒng)中的溶質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)的濃度的所說的生物系統(tǒng)的品質(zhì)特征。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所獲得的品質(zhì)特征是由下式表示的斜率(m)m=OD2-OD1ρ2-ρ1.]]>
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所獲得的品質(zhì)特征是由下式表示的截距(b)b=OD1·ρ2-OD2·ρ1ρ2-ρ1]]>
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還進(jìn)一步包括對(duì)于所傳送的光的一個(gè)第三部分的檢測(cè)的步驟，所說的第三部分已經(jīng)沿著以大于所說的第一和第二平均路徑的第三平均路徑為特征的一條或多條路徑穿行通過所說的生物系統(tǒng)。
16.一種用于在生物系統(tǒng)中監(jiān)視一種溶質(zhì)的系統(tǒng)，它包括有至少兩個(gè)光源，具有實(shí)際上所說的一種或多種溶質(zhì)所不吸收的一個(gè)范圍內(nèi)的一個(gè)選定波長(zhǎng)；相對(duì)于至少兩個(gè)檢測(cè)器以不同的距離定位的一個(gè)檢測(cè)器，以便對(duì)于所說的傳送的光的至少第一和第二部分進(jìn)行檢測(cè)，所說的第一部分已經(jīng)沿著以第一平均路徑長(zhǎng)度為特征的一條或多條路徑穿行通過所說的生物系統(tǒng)，而所說的第二部分已經(jīng)沿著著以大于所說的第一平均路徑長(zhǎng)度的第二平均路徑長(zhǎng)度為特征的一條或多條路徑穿行通過所說的生物系統(tǒng)；以及，一個(gè)比較器，用于對(duì)所說的傳送的光的所說的第一和第二部分進(jìn)行比較，以便監(jiān)視在所說的生物系統(tǒng)中的所說的溶質(zhì)的濃度。
17.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所說的溶質(zhì)是一種低分子重量的碳水化合物、一種酒精或一種電解質(zhì)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所說的溶質(zhì)是甘露醇、果糖、葡萄糖、丙烷醇、甲醇、乙醇、鈉離子、鉀離子和氯離子。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所說的溶質(zhì)是山梨糖醇、鎂離子或鈣離子。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所說的溶質(zhì)是葡萄糖。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所說的溶質(zhì)是鉀離子。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所說的溶質(zhì)被附著到一種反差劑。
全文摘要
本發(fā)明要實(shí)現(xiàn)一種在生物系統(tǒng)中監(jiān)視一種溶質(zhì)的方法,包括有步驟:把光傳送進(jìn)入包括一種溶質(zhì)的一個(gè)生物系統(tǒng)(12)中,該光具有實(shí)際上該溶質(zhì)所不吸收的一個(gè)范圍內(nèi)的一個(gè)選定波長(zhǎng);對(duì)于該傳送的光的至少第一和第二部分進(jìn)行檢測(cè)(16,18,20),該第一部分已經(jīng)沿著以第一平均路徑長(zhǎng)度為特征的一條或多條路徑穿行通過該生物系統(tǒng),而該第二部分已經(jīng)沿著以大于該第一平均路徑長(zhǎng)度的第二平均路徑長(zhǎng)度為特征的一條或多條路徑穿行通過該生物系統(tǒng);以及,對(duì)于該傳送的光的該第一和第二部分進(jìn)行比較,以便監(jiān)視在該生物系統(tǒng)中的該種溶質(zhì)的濃度。該方法描述了對(duì)于低分子重量的多羥溶質(zhì)、普通的糖(甘露醇、果糖、蔗糖、葡萄糖和山梨糖醇)、酒精(甲醇、乙醇、丙烷醇)和電解質(zhì)(鈉、鉀、鎂鈣和氯離子)的監(jiān)視。
文檔編號(hào)A61B5/145GK1172419SQ95196574
公開日1998年2月4日 申請(qǐng)日期1995年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月2日
發(fā)明者布萊頓·詹斯, 劉漢利 申請(qǐng)人:無創(chuàng)傷診斷技術(shù)公司