專利名稱：確定病人水合和/或營(yíng)養(yǎng)狀況的方法和裝置的制作方法
專利說(shuō)明確定病人水合和/或營(yíng)養(yǎng)狀況的方法和裝置 本發(fā)明涉及監(jiān)測(cè)病人水合和/或營(yíng)養(yǎng)狀況的領(lǐng)域。
腎臟擁有多種用以維持人體健康的功能。首先，通過(guò)從病人血液中分離任何多余液體，腎臟控制體液的平衡。其次，腎臟將血液從任何廢物，如尿或肌氨酸酐中加以提純。最后但并非不重要的是腎臟同時(shí)控制血液中某些物質(zhì)如電解質(zhì)的水平以確保其健康和必需的濃度。
在腎衰竭情況下，被吸收的液體積累在體組織和血液系統(tǒng)內(nèi)使循環(huán)系統(tǒng)的壓力升高。這種多余體液必須在透析期間將血液過(guò)濾加以清除。如果清除不徹底，其后果嚴(yán)重，將會(huì)導(dǎo)致高血壓和心臟衰竭。對(duì)透析病人而言，心臟衰竭本身的發(fā)病率可能要高出許多倍，因而體液過(guò)載狀態(tài)被視為主要致病因素之一。但過(guò)度清除體內(nèi)體液同樣也是危險(xiǎn)的，因?yàn)榇藭r(shí)透析病人變成缺水而最終導(dǎo)致高血壓。
干重(為簡(jiǎn)單起見本專利申請(qǐng)文件中“重量”和“質(zhì)量”一詞視為同義，這在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)已成慣例)定義為腎臟功能正常時(shí)病人的重量。換言之，它代表在心血管危險(xiǎn)最小時(shí)應(yīng)能達(dá)到的病人最佳目標(biāo)體重(或體液狀態(tài))。由于缺少定量評(píng)估方法，干重在臨床實(shí)踐中總是一個(gè)模糊問(wèn)題。近來(lái)利用間接方法，例如血壓，超聲心電檢查和諸如X-射線客觀信息對(duì)干重問(wèn)題進(jìn)行探討。但要規(guī)定一組能被普遍接受的干重標(biāo)準(zhǔn)的條件已成為特別困難的問(wèn)題。
確定病人體液狀態(tài)的一種具有希望的方法涉及到生物阻抗測(cè)量。將兩個(gè)甚至更多電極貼到病人體表然后加上小的交流電再測(cè)量相應(yīng)電極的電位差。人體的不同體液區(qū)間對(duì)被測(cè)信號(hào)的貢獻(xiàn)是不同的。利用多個(gè)頻率可以測(cè)定細(xì)胞內(nèi)容積(ICV)的水和細(xì)胞對(duì)容積(ECV)的水。這種裝置的一個(gè)實(shí)例在國(guó)際專利申請(qǐng)WO92/19153中做了說(shuō)明。但是，該文件并沒有公開導(dǎo)出有關(guān)特定病人的干重的方法。
美國(guó)專利5,449,000描述的一種生物阻抗系統(tǒng)同樣利用多種頻率確定ECV和ICV內(nèi)的水質(zhì)量。該專利還采用某些人口相關(guān)數(shù)據(jù)以便使用和選擇所謂的人口預(yù)示公式。然后利用這些公式和借助于分區(qū)生物阻抗信號(hào)對(duì)人體組分加以分析。
國(guó)際專利申請(qǐng)WO02/36004A1描述了一種裝置和方法，它利用生物阻抗裝置通過(guò)將細(xì)胞外容積內(nèi)多余水容積外推至沒有腎衰竭時(shí)的狀態(tài)以導(dǎo)出腎衰竭病人的干重。采用類似方法可以導(dǎo)出質(zhì)量改正項(xiàng)，該改正項(xiàng)考慮了在健康人體內(nèi)的偏差和引發(fā)這些偏差的某些組織。
國(guó)際專利申請(qǐng)WO03/053239A1公開了一種區(qū)間模型，該模型論述了在某些人體區(qū)間內(nèi)健康軀體的差異以便借助于生物阻抗劑量更好地將不適水合容積同其他組織區(qū)間分開。用這樣一種裝置可以獲取有關(guān)病人營(yíng)養(yǎng)狀況的信息。
美國(guó)專利6,615,077描述了一種用生物阻抗裝置監(jiān)測(cè)透析治療的途徑以便將信號(hào)同治療的進(jìn)程聯(lián)系起來(lái)。
鑒于現(xiàn)有技術(shù)狀況，需要有一個(gè)簡(jiǎn)單的方法，其只需要極少的幾個(gè)基本參數(shù)但同時(shí)能夠給出關(guān)于病人水合、營(yíng)養(yǎng)和鍛煉狀況的可靠結(jié)果。本發(fā)明的目的就是提供這樣一種方法。
利用根據(jù)權(quán)利要求1的方法，即利用測(cè)定病人不良水合部分、脂肪組織部分和無(wú)脂肪組織部分中的至少一個(gè)部分的方法來(lái)解決本發(fā)明的問(wèn)題，其方法步驟包括測(cè)定病人的化學(xué)或物理特性并根據(jù)所測(cè)得的病人的化學(xué)或物理特性以及預(yù)先測(cè)定的無(wú)脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額和脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額的數(shù)值來(lái)求出該至少一個(gè)部分。
本發(fā)明建立在模型觀測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)之上，把病人的身體分成為無(wú)脂肪組織部分、脂肪組織部分以及不良水合部分的這一模型已是以使所涉及的參數(shù)數(shù)目減至最少并仍能給出可靠的結(jié)果。發(fā)明人還進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到一方面確立無(wú)脂肪組織之水體積或質(zhì)量份額的數(shù)值而另一方面又確立脂肪組織之水體積或質(zhì)量份額的數(shù)值就足夠了。為應(yīng)用該模型，可將這些份額取為與方法所施用之病人無(wú)關(guān)的固定數(shù)值。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，除了不良結(jié)合水部分以外，主要是這兩種組織的單獨(dú)混合物對(duì)病人體內(nèi)不同的水分布產(chǎn)生影響，所以對(duì)這方面明確地考慮這兩種組織就足夠了。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，脂肪組織被認(rèn)為是由懸浮在細(xì)胞外液中的多脂肪細(xì)胞或脂肪細(xì)胞組成的。脂肪細(xì)胞本身主要是由類脂物或脂肪以及少量的細(xì)胞內(nèi)液所組成。因此不應(yīng)將脂肪組織與脂肪相混淆，盡管它們是相關(guān)的。脂肪僅僅是純類脂物而脂肪組織則是脂肪和水的混合物。脂肪細(xì)胞粘合了一部分構(gòu)成總脂肪組織質(zhì)量的細(xì)胞外液。因此，這部分細(xì)胞外液不是自由流體，在計(jì)算病人過(guò)量體液時(shí)必須予以考慮。
在現(xiàn)有技術(shù)中，已知道的有兩區(qū)間模型，其把人體分成為無(wú)脂肪質(zhì)量和脂肪質(zhì)量部分(例如K.J.Ellis，“Human Body CompositionInVivo Methods”，Physiological Reviews 80，649(2000)(“人體組成體內(nèi)法”，生理學(xué)評(píng)論80，649(2000)))。在這種模型中，脂肪質(zhì)量部分只由脂肪或類脂物組成而人體的余下部分包括水則都一起結(jié)合在無(wú)脂肪質(zhì)量部分。這點(diǎn)不同于本發(fā)明，本發(fā)明是在包括不等于零的水組分的脂肪組織為一方與無(wú)脂肪組織為另一方兩者之間進(jìn)行區(qū)分。盡管無(wú)脂肪組織部分(除了不良水合部分之外)仍定義為人體質(zhì)量的“余下部分”，但是還是用兩種組織不同的水份額對(duì)這兩種組織加以區(qū)分。
本發(fā)明還有一個(gè)目的就是提供一種非侵入式、準(zhǔn)確而易于用來(lái)進(jìn)行人體部分評(píng)估的裝置。因此本發(fā)明還涉及到實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，即包括測(cè)量和/或輸入單元，評(píng)估單元以及測(cè)量和/或輸入單元與評(píng)估單元之間通信鏈路的裝置，測(cè)量和/或輸入單元用來(lái)提供要測(cè)定的病人化學(xué)或物理特性的數(shù)值，評(píng)估單元用來(lái)根據(jù)新測(cè)定的病人化學(xué)或物理特性以及預(yù)先測(cè)定的無(wú)脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額的數(shù)值和脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額的數(shù)值來(lái)求出不良水合部分、脂肪組織部分和無(wú)脂肪組織部分中的至少一個(gè)。
在一優(yōu)選實(shí)施方案中，評(píng)估單元還用來(lái)控制測(cè)量和/或輸入單元以測(cè)定病人化學(xué)或物理特性中的至少一個(gè)。
在另一優(yōu)選實(shí)施方案中。評(píng)估單元為一微處理器單元，其本身可包括一微處理器程序存儲(chǔ)單元，其中在微處理器程序存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)有一個(gè)程序，其用來(lái)根據(jù)所測(cè)定的病人化學(xué)或物理特性以及預(yù)先測(cè)定的無(wú)脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額的數(shù)值和脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額的數(shù)值求出該至少一個(gè)部分。
根據(jù)權(quán)利要求18的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品也構(gòu)成了本發(fā)明的一部分，其包括存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有將要存入根據(jù)本發(fā)明之裝置來(lái)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明之方法的計(jì)算機(jī)程序，其中評(píng)估單元包括微處理器存儲(chǔ)單元。
本發(fā)明的各種其他實(shí)施方案是各獨(dú)立權(quán)利要求的從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
為加深對(duì)本發(fā)明的理解，將參照附圖對(duì)一些非限制性實(shí)例予以說(shuō)明，附圖中

圖1a表示出代表不良水合質(zhì)量MEX，無(wú)脂肪組織質(zhì)量MLT以及脂肪組織質(zhì)量MAT的病人身體三個(gè)組成部分的簡(jiǎn)要說(shuō)明， 圖1b表示出根據(jù)圖1a病人身體三個(gè)組成部分(右手側(cè))與用雙重能量X射線吸收測(cè)量法(DXA)所得出的質(zhì)量組成部分(右手側(cè))之間關(guān)系的簡(jiǎn)要說(shuō)明， 圖2表示出在本發(fā)明典型實(shí)施方案中計(jì)算人體質(zhì)量組成部分時(shí)所需的各不同參數(shù)典型數(shù)值的匯集， 圖3簡(jiǎn)略地示出根據(jù)本發(fā)明的病人身體成分評(píng)估裝置的實(shí)施方案，及 圖4示出全身生物阻抗測(cè)量時(shí)的生物阻抗電極配置(左手側(cè))以及身體分段生物阻抗測(cè)量用的生物阻抗電極配置(右手側(cè))。
如圖1a中圖解說(shuō)明的那樣，可以將病人身體分成為三個(gè)組成部分質(zhì)量為MEX的過(guò)量體液或不良水合部分，質(zhì)量為MLT的無(wú)脂肪組織部分以及質(zhì)量為MAT的脂肪組織部分。對(duì)所有這三個(gè)部分，圖1a中還示出了細(xì)胞外水(ECW)和細(xì)胞內(nèi)水(ICW)以及其他組成(礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)、類脂物等等)。主要累積在ECV空間中的過(guò)量體液MEX是病人不良水合狀態(tài)的一個(gè)標(biāo)志。在健康的對(duì)象中MEX將趨于零。MEX也有負(fù)值，表示病人過(guò)水合的一種水合狀態(tài)。
無(wú)脂肪組織和脂肪組織在本應(yīng)用范圍內(nèi)通過(guò)它們的水含量加以區(qū)分。無(wú)脂肪組織質(zhì)量MLT包括骨骼、器官(包括血液)和肌肉，但不包括類脂物。可以考慮包括骨骼或其他組織影響的更加高級(jí)的模型，但對(duì)目前的實(shí)際應(yīng)用來(lái)說(shuō)沒有考慮這些改進(jìn)。另一方面，假定脂肪組織質(zhì)量MAT主要是由呈多脂肪細(xì)胞或脂肪細(xì)胞形式的類脂物和水所組成。
根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，必須在作為第一組織之無(wú)脂肪組織中的水質(zhì)量份額ΛLT與作為第二組織之脂肪組織中的相應(yīng)的水質(zhì)量份額ΛAT之間加以區(qū)分 式中D為水的密度(在36℃下D＝0.99823千克/升；對(duì)目前實(shí)際應(yīng)用來(lái)說(shuō)考慮單一密度值就足夠了，不過(guò)由于在不同水部分中溶質(zhì)的關(guān)系可能引入一些小的變化)，ECWLT和ICWLT為無(wú)脂肪組織中細(xì)胞外水和細(xì)胞內(nèi)水的體積，無(wú)脂肪組織總質(zhì)量為MLT，而ECWAT和ICWAT為脂肪組織中細(xì)胞外水和細(xì)胞內(nèi)水的體積，脂肪組織的總質(zhì)量為MAT。當(dāng)然也可以按照每組織體積份額，如每質(zhì)量體積或每體積質(zhì)量寫出方程式(1)和(2)而又不脫離本發(fā)明的構(gòu)思。唯一重要之處在于一方面水對(duì)無(wú)脂肪組織的貢獻(xiàn)和另一方面水對(duì)脂肪組織的貢獻(xiàn)要予以不同的考慮。
份額ΛLT和ΛAT各自具有來(lái)自細(xì)胞外水的貢獻(xiàn)ΛECW和來(lái)自細(xì)胞內(nèi)水的貢獻(xiàn)ΛI(xiàn)CW 根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，預(yù)先至少確定質(zhì)量份額ΛLT和ΛAT的值就足夠了。在本發(fā)明更精細(xì)的實(shí)施方案中使用由式(3)-(6)中之一些或全部方程式所確定的質(zhì)量份額。為確定這些數(shù)值可以應(yīng)用各種不同的實(shí)驗(yàn)方法。這些數(shù)值一經(jīng)確定，如以下將要指出的那樣，一組相當(dāng)簡(jiǎn)單的方程式就可以用于日常應(yīng)用，其還可以與一些不甚復(fù)雜但卻能對(duì)三個(gè)身體組成部分的質(zhì)量MEX、MLT和MAT給出準(zhǔn)確可靠結(jié)果的實(shí)驗(yàn)方法一起使用。
用雙重能量X射線吸收測(cè)量法(DXA)或稀釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為參考數(shù)據(jù)能夠單獨(dú)地對(duì)無(wú)脂肪組織和脂肪組織的質(zhì)量部分求出細(xì)胞外水和細(xì)胞內(nèi)水的質(zhì)量份額。在前面所述的K.J.Ellis的文章中對(duì)此法及其他方法給出了很好的評(píng)論。
在DXA中，對(duì)具有不同光子能量的兩種X射線光子的衰減進(jìn)行比較。從而能夠在病人的脂肪質(zhì)量MLIPID、根據(jù)DXA的無(wú)脂肪組織質(zhì)量MLT，DXA與病人的總骨骼礦物質(zhì)含量的質(zhì)量MTBMC之間進(jìn)行區(qū)分。這些質(zhì)量部分與按本發(fā)明所用質(zhì)量部分的關(guān)系示于圖1b。重要的是要注意到脂肪質(zhì)量MLIPID只代表脂肪組織的脂肪類脂物，但不代表似脂肪水。此外，無(wú)脂肪組織質(zhì)量MLT包括根據(jù)DXA的無(wú)脂肪組織質(zhì)量MLT，DXA的一些部分以及總骨骼礦物質(zhì)含量質(zhì)量MTBMC。另一方面，根據(jù)DXA的無(wú)脂肪組織質(zhì)量MLT，DXA還包括不良水合質(zhì)量MEX和脂肪水質(zhì)量。
借助于稀釋實(shí)驗(yàn)作為另一參考方法，通過(guò)選擇只在所選的部分中進(jìn)行稀釋的適當(dāng)?shù)氖聚櫸镔|(zhì)可以檢測(cè)人體的某些部分。典型的實(shí)例是ECW，ICW或總?cè)梭w水(TBW)體積。
從這些實(shí)驗(yàn)中取用參考數(shù)據(jù)，通過(guò)最優(yōu)化以及還通過(guò)致力于對(duì)盡可能多的個(gè)人繪制出盡可能接近之觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析方法可以求出式(1)-(6)中的質(zhì)量份額。這種方法的典型結(jié)果匯編于圖2。
一旦無(wú)脂肪組織質(zhì)量部分之水質(zhì)量份額ΛLT，ΛECW，LT或ΛI(xiàn)CW，LT中的至少一個(gè)以及脂肪組織質(zhì)量部分的水質(zhì)量份額ΛAT，ΛECW，AT或ΛI(xiàn)CW，LT中的至少一個(gè)已經(jīng)預(yù)先確定，那么反過(guò)來(lái)也是一樣就能夠依照病人化學(xué)或物理特性的日常實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)得出不良水合質(zhì)量MEX，無(wú)脂肪組織質(zhì)量MLT和脂肪組織質(zhì)量MAT中的至少一個(gè)而不必使用曾用來(lái)獲取參考數(shù)據(jù)的所有實(shí)驗(yàn)方法。視將由日常測(cè)量結(jié)果來(lái)確定的化學(xué)或物理特性的種類而定，本發(fā)明可以有各種不同的模式。在詳細(xì)闡述根據(jù)本發(fā)明的典型裝置之前，說(shuō)明一下根據(jù)本發(fā)明這些方法的五個(gè)實(shí)例 實(shí)例1 要測(cè)定的病人的化學(xué)或物理特性 ECW病人的總細(xì)胞外水體積， ICW病人的總細(xì)胞內(nèi)水體積， M病人的全身質(zhì)量。
這些特性中每個(gè)特性部可以分解成為來(lái)自這三個(gè)部分的貢獻(xiàn) ECW＝ECWEX+ECWLT+ECWAT(7)， ICW＝ICWLT+ICWAT (8)， M＝MLT+MAT+MEX(9)。
利用方程式(3)-(6)，可以解方程(7)-(9)求出這三個(gè)部分的質(zhì)量 其中 及 MAT＝M-MLT-MEX(13)。
實(shí)例2 待測(cè)定的病人的化學(xué)或物理特性 TBW病人的全身水體積， MTBMC病人的總骨骼礦物質(zhì)含量的質(zhì)量， M病人全身質(zhì)量。
全身水TBW可以分解成由人體三個(gè)組成部分所產(chǎn)生的三部分 無(wú)脂肪組織質(zhì)量MLT在本實(shí)例中被分解成其水份額以及主要?dú)w屬于礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)的剩余份額MMin+Pro MLT＝ΛLT·MLT+MMin+Pro(15)。
取kTBMC為總骨骼礦物質(zhì)含量質(zhì)量MTBMC占MMin+Pro的份額可得出 MTBMC＝kTBMC·MMin+Pro (16) 式中kTBMC的典型數(shù)值為0.2074。連同質(zhì)量平衡方程式(9)一起，可以解方程組(14)-(16)求出人體三個(gè)組成部分的質(zhì)量 而MAT則通過(guò)使用方程(13)來(lái)得出。
實(shí)例3 要測(cè)定的病人化學(xué)或物理特性 TBW病人的全身水體積， MLIPID病人的類脂物質(zhì)量， M病人的全身質(zhì)量。
不良結(jié)合水的質(zhì)量可以表示成為 MEX＝D(TBW-TWLT-TWAT)(19) 式中TWLT為無(wú)脂肪組織中細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)水體積之和，TWAT為脂肪組織中細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)水體積之和。病人類脂物質(zhì)量MLIPID為脂肪組織質(zhì)量MAT不含脂肪組織中水質(zhì)量時(shí)的質(zhì)量 MLIPID＝MAT-D·TWAT＝MAT(1-ΛAT)(20)。
通過(guò)利用方程(1)和(2)將方程(13)和(20)代入方程(19)并對(duì)不良結(jié)合水求解可得到 通過(guò)解方程(20)可以計(jì)算出MAT，解方程(9)可計(jì)算出MLT 及 MLT＝M-MAT-MEX(23)。
實(shí)例4 要測(cè)定的病人的化學(xué)或物理特性 ECW病人的總細(xì)胞外水體積， MLIPID病人的類脂物質(zhì)量， M病人的全身質(zhì)量。
不良結(jié)合水的質(zhì)量可以表示成為 MEX＝D(ECW-ECWLT-ECWAT)(24)， 式中參數(shù)如實(shí)例1中所定義。利用方程(2)，(3)和(5)將方程(13)和(22)代入方程(24)并對(duì)不良結(jié)合水質(zhì)量MEX求解可得出 與在實(shí)例3中相似，即根據(jù)方程(22)和(23)可以求出MAT和MLT。
實(shí)例5 要測(cè)定的病人化學(xué)或物理特性 ECW病人的總細(xì)胞外水體積， ICV病人的總細(xì)胞內(nèi)水體積， M病人的全身質(zhì)量。
本實(shí)例與實(shí)例1有相似之處。不過(guò)，代替ICW，測(cè)定的是包括非水物質(zhì)體積的總的細(xì)胞內(nèi)體積ICV。在這種情況下，引入另外一些如方程(3)-(6)所定義的水質(zhì)量份額有關(guān)的常數(shù)是有用的。
與ICW相類似，總ICV可以分解成脂肪組織的ICVAT部分和無(wú)脂肪組織的ICVLT部分。這兩個(gè)部分通過(guò)比例常數(shù)ξLT和ξAT(如依國(guó)際專利申請(qǐng)PCT/EP2004/007023所采用的典型數(shù)值為ξLT＝0.620升/千克，ξAT＝0.987升/千克)與無(wú)脂肪組織部分質(zhì)量MLT和脂肪組織部分質(zhì)量MAT的關(guān)系是 ICV＝ICVLT+ICVAT＝MLT·ζLT+MAT·ζAT(26)。
借助方程(9)來(lái)替換方程(26)中的MAT，并對(duì)MLT求解所得到的方程，得到方程(27) 在求出無(wú)脂肪組織質(zhì)量MLT之前，必須計(jì)算出不良水合質(zhì)量MEX。起始點(diǎn)仍舊是觀測(cè)結(jié)果這部分完全表現(xiàn)在ECV空間，即通過(guò)解方程(7)能夠求出不良結(jié)合水體積ECWEX。
對(duì)每單位質(zhì)量無(wú)脂肪組織的細(xì)胞外水體積λECW，LT，使用下述定義 而對(duì)每單位質(zhì)量脂肪組織的細(xì)胞外水體積λECW，AT，使用如下定義 并進(jìn)一步引入定義 借助方程(9)和(27)可解方程(7) 式中DECW為細(xì)胞外的水密度(＝0.99823千克/升)。在測(cè)定了不良水合體積ECWEX(因而也確定了不良水合質(zhì)量MEX)之后就可依方程(27)計(jì)算出無(wú)脂肪組織質(zhì)量MLT并利用方程(13)算出脂肪組織質(zhì)量MAT。
如從全部五個(gè)實(shí)例所能看到的那樣，必須測(cè)定的病人化學(xué)或物理特性可因?qū)嵗?。但在全部?shí)例中仍能根據(jù)所測(cè)定的化學(xué)或物理特性以及預(yù)先確定的無(wú)脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額和脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額的數(shù)值確定出病人的不良水合部分，脂肪組織部分和無(wú)脂肪組織部分中的至少一個(gè)。因此本發(fā)明總的構(gòu)思并不限于必須確定病人具體特性的一些特定方法。本發(fā)明為求得該至少一個(gè)人體組成部分的關(guān)鍵要素是恰當(dāng)?shù)厥褂妙A(yù)先確定的無(wú)脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額和脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額的數(shù)值。同樣的道理不僅適用于根據(jù)本發(fā)明的方法也適用于根據(jù)本發(fā)明的任何裝置。
現(xiàn)在使用根據(jù)實(shí)例1的方法來(lái)詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明之裝置的實(shí)施方案(圖3)。裝置10包括一由微處理器單元1組成的評(píng)估單元，微處理器單元1本身又包括微處理器程序存儲(chǔ)單元1a。通過(guò)通信鏈路4將微處理器單元1與接口單元2和計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單元3連接起來(lái)。確定病人質(zhì)量MEX，MLT和/或MAT的程序存儲(chǔ)在微處理器程序存儲(chǔ)單元1a。這一程序可能事先已經(jīng)從計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品如軟盤，CD-ROM、DVD、存儲(chǔ)器、服務(wù)器或事先存有該程序的任何其他適當(dāng)存儲(chǔ)介質(zhì)等轉(zhuǎn)移到了微處理器程序存儲(chǔ)單元1a。在這種情況下裝置10包括必要的接口電路(未示出)，其結(jié)構(gòu)-與計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品種類有關(guān)-是本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員所顯而易見的。
微處理器程序?qū)ρb置進(jìn)行控制來(lái)確定在兩個(gè)或多個(gè)頻率下的病人阻抗值。為進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量，裝置10包括一生物阻抗測(cè)量裝置5，其通過(guò)通信鏈路6與接口單元2相連接。生物阻抗測(cè)量裝置5能夠自動(dòng)地對(duì)阻抗數(shù)據(jù)如接觸電阻的影響加以補(bǔ)償。這種生物阻抗測(cè)量裝置5的一個(gè)例子是Xitron Technologies公司以HydraTM商標(biāo)銷售并也在WO92/19153中說(shuō)明的一種裝置。
對(duì)生物阻抗測(cè)量可采用各種不同的電極配置。圖3中只有兩個(gè)電極元件5a和5b接在生物阻抗測(cè)量裝置5上。電極元件5a和5b中每個(gè)都由電流注入電極和電位拾取電極所組成(未示出)。通過(guò)把兩個(gè)電極元件5a和5b分別加在病人的手腕和足踝上，如圖4的左面部分所示，可以測(cè)定出全身阻抗。在這種電極配置下，人體可以看成是代表軀干、腿和臂的幾個(gè)類似圓柱的組合。圖4中還給出了這幾部分對(duì)總阻抗的平均貢獻(xiàn)，其主要是從各圓柱體不同截面得到的結(jié)果。
通過(guò)在肩部和臂部上使用附加電極，可以分開地測(cè)量這些圓柱段，由此可能提高體積測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。圖4的右手側(cè)顯示出了這種配置。附加電極元件5a’和5b’緊貼在病人肩部和臂部使得能夠分段研究人體的組成部分腿、臂和軀干。
存儲(chǔ)在微處理器存儲(chǔ)單元1a的程序至少在兩個(gè)給定頻率下開始阻抗測(cè)量并記錄下相應(yīng)的電流和電壓信號(hào)，由于這兩者都低于臨界閾值所以裝置只是無(wú)侵入地檢測(cè)病人阻抗而對(duì)病人沒有任何影響。裝置很易于由病人本人(他或她)使用而不一定要求有醫(yī)務(wù)人員。
再回到圖3中所示的實(shí)施方案，可以將病人的重量或全身質(zhì)量M通過(guò)與接口單元2(例如鍵盤，觸摸屏等)相連接或?yàn)榻涌趩卧?之一部分的任一輸入單元(未明顯示出)輸入進(jìn)裝置10。使用通過(guò)通信鏈路8與接口單元2相連的稱重裝置7對(duì)此予以輔助。
在圖3所示的實(shí)施方案中，接口單元2被用作接口，利用此接口，全身質(zhì)量M的數(shù)值以及測(cè)得的任何阻抗或所加電流和電壓的數(shù)值通過(guò)通信鏈路4在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單元3、存儲(chǔ)在微處理器程序存儲(chǔ)單元1a中的程序、接口2以及生物阻抗測(cè)量裝置5之間直接進(jìn)行交換。如所指出的那樣，還能夠?qū)l(fā)自或發(fā)至稱重裝置7的任何數(shù)據(jù)通過(guò)通信鏈路在所連接的部件之間直接轉(zhuǎn)移。
存儲(chǔ)在微處理器存儲(chǔ)單元1a中的程序現(xiàn)在(借助于所存儲(chǔ)的預(yù)先建立的數(shù)據(jù))對(duì)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以便確定各不同人體組織部分對(duì)全身質(zhì)量M的貢獻(xiàn)。
如上所述，ECW利用下述事實(shí)加以確定在不同頻率的交流電流通過(guò)電極加到病人身體上時(shí)，人體組織的電阻抗發(fā)生變化。在低頻下，細(xì)胞膜表現(xiàn)為絕緣體，外加電流只通過(guò)ECV空間，即ECW體積。在高頻下，細(xì)胞膜變得更導(dǎo)電，因而電流既通過(guò)ICV也通過(guò)ECV空間。通過(guò)至少兩個(gè)頻率，最好通過(guò)一定范圍頻率下的阻抗測(cè)量能夠測(cè)定出ECW和ICW。在如上所述的現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開了這些方法。更為精細(xì)的模型最近由本發(fā)明的同樣一些發(fā)明人在專利申請(qǐng)PCT/EP2004/007023中提出，該專利申請(qǐng)內(nèi)容在此明確地附在本申請(qǐng)中作為參考。
一經(jīng)確定作為病人化學(xué)或物理特性的ECW、ICW以及全身質(zhì)量M的數(shù)值之后，微處理器程序就根據(jù)預(yù)先確定的無(wú)脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額的數(shù)值和脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額的數(shù)值應(yīng)用方程(10)-(13)接收到不良水合部分，脂肪組織部分和無(wú)脂肪組織部分中至少一個(gè)部分的數(shù)值，這里MEX，MLT和MAT為這三個(gè)部分的質(zhì)量。
結(jié)果最后被全部或部分地傳送到輸出單元9，輸出單元9通常為將結(jié)果顯示給用戶的一個(gè)顯示裝置。其他結(jié)果(不管是作為中間結(jié)果或作為附加結(jié)果)可加在顯示裝置的指示字上。
各部分的結(jié)果包括，先前得到的結(jié)果可以存儲(chǔ)在裝置中以便能夠進(jìn)行趨勢(shì)分析。通過(guò)從最新的和先前的數(shù)據(jù)求出加權(quán)平均值對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑也被證明是有用的。為此在本技術(shù)領(lǐng)域中有各種不同算法可減小數(shù)據(jù)中的統(tǒng)計(jì)漲落。通過(guò)向最新測(cè)量結(jié)果賦與最高加權(quán)以及降低其他先前測(cè)量的加權(quán)而增加自測(cè)量以來(lái)已過(guò)去的時(shí)間在用于待顯示當(dāng)前結(jié)果的平均方法中得到了有效改進(jìn)。
因此公開的根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法能夠?qū)Σ∪怂蠣顩r的控制提供有力且更為精準(zhǔn)的技術(shù)。在脂肪組織部分的重量MAT和/或無(wú)脂肪組織部分的重量MLT也被確定的情況下，本發(fā)明就會(huì)產(chǎn)生更進(jìn)一步的有用結(jié)果，這些結(jié)果能夠得出關(guān)于病人營(yíng)養(yǎng)和/或鍛煉狀況的結(jié)論。這點(diǎn)與病人是否真的不良水合與否無(wú)關(guān)。
重要的是要指出本發(fā)明的構(gòu)思一方面并不限于生物阻抗測(cè)量裝置的使用另一方面也不限于實(shí)例1的應(yīng)用。應(yīng)用實(shí)例1的構(gòu)思時(shí)，與病人特性的數(shù)值是如何測(cè)得的無(wú)關(guān)。特別是實(shí)例2，3和4提供了本發(fā)明構(gòu)思的這些變化的例子。代替生物阻抗法，可以使用適合于一方面揭示無(wú)脂肪組織另一方面揭示脂肪組織的各自特性的其他技術(shù)。作為測(cè)定類脂物質(zhì)量MLIPID或總骨骼礦物質(zhì)含量的質(zhì)量MTBMC的典型技術(shù)，人們記起了DXA測(cè)量方法。通過(guò)稀釋法也可以得出全身水量，ICW或ECW。
在根據(jù)本發(fā)明裝置的最簡(jiǎn)單的實(shí)施方案中，這個(gè)裝置包括一個(gè)輸入單元，通過(guò)此單元可以將這些化學(xué)或物理特性的數(shù)值輸入到本發(fā)明的裝置。如上面所述，這個(gè)裝置還可以包括至少是部分包括測(cè)定病人化學(xué)或物理特性的測(cè)量裝置。在這種情況下，評(píng)估單元還控制測(cè)量單元自動(dòng)地進(jìn)行病人化學(xué)或物理特性的測(cè)量是可能的。
因此能夠?qū)θ我鈧€(gè)體進(jìn)行控制而與治療方式無(wú)關(guān)。本發(fā)明特別可以應(yīng)用到接受晚期腎衰治療如血液透析、血液過(guò)濾、血透過(guò)濾或任何形式的腹膜透析(在本專利申請(qǐng)中用術(shù)語(yǔ)“透析治療”將所有這些治療方式綜合起來(lái))的病人。在重癥監(jiān)護(hù)環(huán)境中可能還非常需要水合狀況的特性鑒定，因?yàn)閷?duì)這樣的病人來(lái)說(shuō)高度異常的電解質(zhì)和體液狀況是常見的。此外，在要求營(yíng)養(yǎng)或健康參數(shù)的任何實(shí)際環(huán)境中包括家庭、藥店、醫(yī)療設(shè)施、透析機(jī)構(gòu)、病房、健身中心等進(jìn)行測(cè)量都將是有用的。
權(quán)利要求
1.測(cè)定病人不良水合部分、脂肪組織部分和無(wú)脂肪組織部分中的至少一個(gè)部分的方法，其包括以下步驟
測(cè)定病人的化學(xué)或物理特性，及
依據(jù)測(cè)得的化學(xué)或物理特性以及預(yù)先測(cè)定的無(wú)脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額和脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額的數(shù)值求出該至少一個(gè)部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，
其特征在于，
該至少一個(gè)部分為病人這個(gè)部分的質(zhì)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，
其特征在于，
該至少一個(gè)部分為病人這個(gè)部分的體積。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，
其特征在于，
病人的化學(xué)或物理特性包括病人的全身質(zhì)量、類脂物質(zhì)量以及總骨骼礦物質(zhì)含量質(zhì)量中的至少一個(gè)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，
其特征在于，
病人的化學(xué)或物理特性包括病人的總水量、細(xì)胞外水以及細(xì)胞內(nèi)水中的至少一個(gè)的體積或質(zhì)量。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，
其特征在于，
預(yù)先測(cè)定的數(shù)值包括無(wú)脂肪組織中總水量的質(zhì)量或體積份額和脂肪組織中總水量的質(zhì)量或體積份額。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一的方法，
其特征在于，
預(yù)先測(cè)定的數(shù)值包括無(wú)脂肪組織中細(xì)胞外水的質(zhì)量或體積份額和脂肪組織中細(xì)胞外水的質(zhì)量或體積份額。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一的方法，
其特征在于，
預(yù)先測(cè)定的數(shù)據(jù)包括無(wú)脂肪組織中細(xì)胞內(nèi)水的質(zhì)量或體積份額和脂肪組織中細(xì)胞內(nèi)水的質(zhì)量或體積份額。
9.實(shí)施根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述方法的裝置(10)，該裝置(10)包括
測(cè)量和/或輸入單元(5)，其用來(lái)提供要測(cè)定的病人化學(xué)或物理特性用的數(shù)值，
評(píng)估單元(1)，其依據(jù)測(cè)得的病人特性以及預(yù)先測(cè)定的無(wú)脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額和脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額的數(shù)值來(lái)求出該至少一個(gè)部分，
通信鏈路(4，6)，其位于測(cè)量和/或輸入單元(5)與評(píng)估單元(1)之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，
其特征在于，
所述評(píng)估單元(1)還用來(lái)控制測(cè)量和/或輸入單元以測(cè)定病人化學(xué)或物理特性中的至少一個(gè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，
其特征在于，
所述評(píng)估單元為一微處理器單元(1)，微處理器單元(1)恰好又包括微處理器程序存儲(chǔ)單元(1a)，其中在微處理器程序存儲(chǔ)單元(1a)中存儲(chǔ)有依據(jù)測(cè)得的病人化學(xué)或物理特性以及預(yù)先測(cè)定的無(wú)脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額和脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額的數(shù)值來(lái)求出該至少一個(gè)部分的程序。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，
其特征在于，
所述存儲(chǔ)在微處理器存儲(chǔ)單元(1a)中的程序還控制測(cè)量和/或輸入單元(5)以測(cè)定病人化學(xué)或物理特性中的至少一個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12之一的裝置，
其特征在于，
所述測(cè)量單元包括測(cè)定病人化學(xué)或物理特性中的至少一個(gè)的生物阻抗測(cè)量裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，
其特征在于，
病人化學(xué)或物理特性中的至少一個(gè)包括病人的細(xì)胞外水體積、細(xì)胞內(nèi)水體積或全身水體積中的至少一個(gè)。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，
其特征在于，
測(cè)量單元包括測(cè)定病人化學(xué)或物理特性中的至少一個(gè)的刻度。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的裝置，
其特征在于，
所述病人化學(xué)或物理特性中的至少一個(gè)為病人的全身質(zhì)量。
17.根據(jù)權(quán)利要求9-16之一的裝置，
其特征在于，
所述的裝置還包括輸出單元(9)，該輸出單元(9)與評(píng)估單元(1)相鏈接以輸出、最好是顯示由評(píng)估單元求出的任何數(shù)據(jù)。
18.計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，
其特征在于，
該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括存儲(chǔ)介質(zhì)，在該存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有應(yīng)存儲(chǔ)在根據(jù)權(quán)利要求11所述裝置(10)的微處理器程序存儲(chǔ)單元(1a)中的微處理器程序。
全文摘要
本發(fā)明涉及監(jiān)測(cè)病人水合和/或營(yíng)養(yǎng)狀況的領(lǐng)域。根據(jù)本發(fā)明提供了測(cè)定病人的不良水合部分、脂肪組織部分和非脂肪組織部分中至少其中一個(gè)部分的方法，該方法包括以下步驟測(cè)定病人的化學(xué)或物理特性并根據(jù)測(cè)得的病人的化學(xué)或物理特性以及預(yù)先測(cè)定的無(wú)脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額和脂肪組織中水質(zhì)量或體積份額的數(shù)值來(lái)求出該至少一個(gè)部分。本發(fā)明還涉及到實(shí)施根據(jù)本發(fā)明方法的裝置以及在所述裝置上使用的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
文檔編號(hào)A61B5/053GK101102718SQ200480043469
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2004年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月29日
發(fā)明者P·查姆尼, P·瓦貝爾 申請(qǐng)人:弗雷森紐斯醫(yī)療護(hù)理德國(guó)有限責(zé)任公司