評(píng)估血管內(nèi)皮功能的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】評(píng)估人受試者內(nèi)的血管內(nèi)皮功能的方法，包括監(jiān)測(cè)來自所述受試者上肢的皮膚組織細(xì)胞的NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度作為時(shí)間的函數(shù)，其中所述變化起因于通過阻塞和釋放所述受試者的同一上肢內(nèi)的血流造成的反應(yīng)性充血。評(píng)估人受試者內(nèi)的血管內(nèi)皮功能的系統(tǒng)，包括：用激發(fā)光照射所述受試者的上肢皮膚的裝置、測(cè)量從皮膚發(fā)出的熒光信號(hào)強(qiáng)度并記錄所述熒光信號(hào)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的裝置；和用于阻塞和釋放所述受試者上肢內(nèi)的血流的束縛裝置。
【專利說明】評(píng)估血管內(nèi)皮功能的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及評(píng)估血管內(nèi)皮功能的非侵入性的方法和進(jìn)行所述方法的系統(tǒng)。
[0002]發(fā)明背景
[0003]血管內(nèi)皮為襯在包括動(dòng)脈和靜脈在內(nèi)的血管內(nèi)部的細(xì)胞層。內(nèi)皮目前被看作是重要的具有代謝活性的自分泌/旁分泌/內(nèi)分泌器官，其可通過以下方式調(diào)節(jié)心血管功能和維持血管內(nèi)穩(wěn)態(tài)：調(diào)整血管緊張度；調(diào)節(jié)溶質(zhì)運(yùn)送入血管壁的細(xì)胞組分、局部細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞外基質(zhì)沉積；保護(hù)血管免受血管內(nèi)循環(huán)的物質(zhì)和細(xì)胞的潛在有害影響；以及調(diào)節(jié)對(duì)局部損傷的止血、炎癥和修復(fù)反應(yīng)。內(nèi)皮的ー個(gè)主要功能為產(chǎn)生或釋放物質(zhì)，如ー氧化氮（NO)，其可控制血管的行為，如它們的尺寸、弾性、滲透性和反應(yīng)性，包括收縮和舒張的能力。內(nèi)皮來源的介質(zhì)不僅可調(diào)節(jié)血流和滲透性、血管弾性、反應(yīng)性和結(jié)構(gòu)，還可以調(diào)節(jié)局部和全身炎癥反應(yīng)以及血管的抗血栓性。諸如ー氧化氮（NO)、前列環(huán)素（PGI2)、內(nèi)皮源性超級(jí)化因子（EDHF)、緩激肽（Bk)、組織纖維酶原激活物（t-PA)、血栓調(diào)節(jié)素（I'M)或ADP酶的血管防護(hù)性內(nèi)皮介質(zhì)發(fā)揮抗血栓形成、抗炎和血管防護(hù)功能。
[0004]在另一方面，內(nèi)皮的超氧陰離子（02-)、異前列腺素、血管緊張素II(ang II)、內(nèi)皮素I (ET-I)、纖溶酶原激活物抑制劑（PAI-I)、組織因子(TF)、von Willebrandt因子(vWF)、趨化因子（例如單核細(xì)胞趨化蛋白MCP-1)、細(xì)胞因子（例如IL-6)的過度產(chǎn)生以及粘附分子（例如選擇素P、ICAM-1)的増加的表達(dá)可促進(jìn)血管壁的炎癥和血栓形成，其最終可能導(dǎo)致發(fā)展成粥樣硬化病變。因此，健康的內(nèi)皮為心血管系統(tǒng)的無擾動(dòng)的發(fā)揮功能所必需，而內(nèi)皮功能障礙引起其不同的病理。具體來說，內(nèi)皮功能障礙是動(dòng)脈粥樣化形成的關(guān)鍵，其存在于動(dòng)脈疾病的最早階段（例如在血管造影或超聲波證明阻塞性斑塊前）以及較晚階段，造成與組織損害（例如，出血、梗塞和器官衰竭）相關(guān)的臨床后遺癥。
[0005]大多數(shù)一般術(shù)語中的內(nèi)皮功能障礙指的是內(nèi)皮細(xì)胞層對(duì)刺激產(chǎn)生合適的血管舒張應(yīng)答能力的損害。許多研究提供了證據(jù)——可以將內(nèi)皮功能障礙（基于NO依賴性血管舒張的損害評(píng)估）視作發(fā)展不利的心血管事件的預(yù)后因素。的確，當(dāng)存在冠脈或外周內(nèi)皮功能障礙的證據(jù)時(shí)，不良后果的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)被提高了約10倍。
[0006]不同的狀況，包括高膽固醇血癥、系統(tǒng)性高血壓、吸煙、糖尿病、充血性心力衰竭、肺動(dòng)脈高血壓、雌激素缺乏、高同型半胱氨酸血癥和老化過程自身，與內(nèi)皮的受損功能（功能障礙）相關(guān)。因此，這些狀況中的血管壁可以促進(jìn)炎癥、脂蛋白氧化、平滑肌增生、細(xì)胞外基質(zhì)沉積或溶解、富脂物質(zhì)的積累、血小板活化和血栓形成。內(nèi)皮功能障礙的所有這些后果都可能造成動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展和臨床表現(xiàn)。內(nèi)皮功能障礙的潛在后果進(jìn)一歩包括：身體或精神壓カ期間冠脈收縮或舒張不充分，產(chǎn)生心肌缺血；斑塊破裂和血栓形成，造成不穩(wěn)定性心絞痛或心肌梗死；以及血栓溶解后的再灌注損傷。
[0007]已經(jīng)開發(fā)出了幾種用于非侵入性評(píng)估體內(nèi)血管內(nèi)皮的健康狀況的方法和儀器。
[0008]具體來說，基于在反應(yīng)性充血后監(jiān)測(cè)患者四`肢內(nèi)的動(dòng)脈生理?xiàng)l件或特征的方法為已知的。
[0009]反應(yīng)性充血為患者體內(nèi)主動(dòng)脈阻塞（或閉塞)后發(fā)生的生理現(xiàn)象。通常通過將血壓束帶充氣到略高于收縮壓并維持約5分鐘進(jìn)行四肢內(nèi)的諸如肱動(dòng)脈的動(dòng)脈的此類阻塞或閉塞。四肢內(nèi)閉塞動(dòng)脈下游的缺氧或嚴(yán)重缺氧通常是此類阻塞的結(jié)果。阻塞的突然釋放造成內(nèi)皮細(xì)胞通過產(chǎn)生NO和舒張作出反應(yīng)。在回復(fù)到測(cè)試前的血量值前，反應(yīng)性充血現(xiàn)象持續(xù)多達(dá)10分鐘。血流是動(dòng)脈的特征，且在反應(yīng)性充血下，相比正常血流，穿過動(dòng)脈、靜脈或四肢的血流顯著偏大。
[0010] 當(dāng)前最流行的方法為血流介導(dǎo)的舒張（FMD)——一種基于采用二維超聲和多普勒超聲監(jiān)測(cè)反應(yīng)性充血后的動(dòng)脈直徑的非侵入性的技術(shù)。其結(jié)果與侵入性冠脈內(nèi)皮測(cè)試關(guān)聯(lián)良好，也與冠脈動(dòng)脈粥樣硬化的存在和嚴(yán)重程度關(guān)聯(lián)良好。該技術(shù)被描述于，例如S. Patel.和 D. S. Celermajer, Pharmacological Reports2006, 58, suppl. 3-7 的綜述中。然而，該方法是相當(dāng)昂貴的、需要尖端設(shè)備和高度專業(yè)化的操作者、為高度依賴操作者的且由于測(cè)量的變化和相對(duì)于動(dòng)脈大小的較差的分辨率而具有較差的重復(fù)性。因此，其使用是有限的且該方法在更常規(guī)的基礎(chǔ)上是不適用的。
[0011]為了評(píng)估血管內(nèi)皮功能，還使用了應(yīng)答反應(yīng)性充血的其他身體參數(shù)的改變，如指尖皮膚溫度（W02005118516 ;N. Ahmadi et al. Int. J. Cardiovasc.Imaging (2009) 25:725 - 738)、使用體積描記法的手指內(nèi)的血壓（脈搏動(dòng)振幅)(EP1360929、EP1992282、W000/57776、EP2110074)和外周動(dòng)脈緊張度(W02000/07455UW02002/034105)。
[0012]在W003/051193中公開了基于監(jiān)測(cè)反應(yīng)性充血后存在于四肢內(nèi)的物質(zhì)的水平的血流相關(guān)的變化來檢測(cè)內(nèi)皮功能障礙的非侵入性的技術(shù)。該方法包括阻塞四肢內(nèi)的血流來刺激內(nèi)皮功能，隨后釋放血流阻塞來觀察、測(cè)量和記錄作為時(shí)間函數(shù)的所述變化，所述變化指示內(nèi)皮功能障礙。所述物質(zhì)可以為注入靜脈內(nèi)的示蹤物，如輻射發(fā)射體或?qū)Ρ葎依缤ㄟ^Y射線檢測(cè)的方式檢測(cè)和測(cè)量所述示蹤物進(jìn)入到四肢內(nèi)。應(yīng)當(dāng)在成對(duì)的兩個(gè)側(cè)面相對(duì)的四肢內(nèi)進(jìn)行示蹤物的測(cè)量并比較兩個(gè)四肢之間的示蹤物存在。作為選擇，可通過合適的技術(shù)測(cè)量四肢的物理特征，如溫度或膚色，或釋放血流阻塞后在四肢內(nèi)循環(huán)的代謝性或其他的生化產(chǎn)品（如02、CO2或還原型血紅蛋白）的性質(zhì)。作為合適的技術(shù)，有推薦的穿過皮膚表面，在位于皮膚表面上的細(xì)胞內(nèi)的氣體排放；光學(xué)技術(shù)，如光譜分析儀或光傳輸/擴(kuò)散探測(cè)器，如可見的反射高光譜分析jPEPR/NMR技術(shù)?？梢詸z測(cè)耗盡的物質(zhì)的出現(xiàn)率或累積產(chǎn)物的消失（耗盡）。釋放閉塞或阻塞不久后的測(cè)量參數(shù)的變化率被推薦為確定內(nèi)皮功能障礙的主要因素。在使用示蹤物的情況下，測(cè)量阻塞的四肢和對(duì)側(cè)對(duì)照四肢的變化率。
[0013]已經(jīng)確定內(nèi)皮功能障礙為動(dòng)脈粥樣硬化的早期事件和主要風(fēng)險(xiǎn)因子以及醫(yī)學(xué)專業(yè)人員的重要指標(biāo)，這允許心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的早期診斷。
[0014]因此，測(cè)試內(nèi)皮功能為基于進(jìn)行一組不同的生化測(cè)試的診斷方法的高度可取的選擇，尤其是在表面上健康的個(gè)體內(nèi)，即沒有表現(xiàn)出任何心血管疾病跡象的個(gè)體。
[0015]為了鑒定用于預(yù)防或治療干預(yù)以改善功能障礙和/或用于更加詳細(xì)和復(fù)雜的診斷性測(cè)試的患者，需要可允許在損傷的早期階段評(píng)估功能和檢測(cè)任何功能障礙的測(cè)試方法。
[0016]存在該需求以提供評(píng)估內(nèi)皮功能的非侵入性的測(cè)試，其可靠、容易執(zhí)行且便宜，從而適用于大患者群體的測(cè)試，例如用于篩選目的。
[0017]還存在簡(jiǎn)單、快速且不貴的測(cè)試的需求，其可允許監(jiān)測(cè)和控制患者對(duì)心血管疾病的醫(yī)學(xué)治療的響應(yīng)。
[0018]發(fā)明概述
[0019]本發(fā)明提供了這樣的測(cè)試，其涉及通過監(jiān)測(cè)以下來非侵入性且簡(jiǎn)單地評(píng)估血管內(nèi)皮功能的方法和系統(tǒng)：用UV光照射后從上肢上的皮膚組織細(xì)胞發(fā)出的NADH熒光信號(hào)的強(qiáng)度和響應(yīng)阻塞和釋放上肢內(nèi)的血流產(chǎn)生的反應(yīng)性充血的作為時(shí)間函數(shù)的所述熒光信號(hào)的所述強(qiáng)度的變化。
[0020]本發(fā)明還提供了使用所述方法評(píng)估人受試者內(nèi)的血管內(nèi)皮功能的系統(tǒng)。
[0021]以下將參考附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖I顯示了用曲線的特征性參數(shù)記錄的NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度對(duì)時(shí)間的例證性過程，且
[0023]圖2至7顯示了測(cè)試受試者體內(nèi)的NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度曲線的記錄。
[0024]發(fā)明的詳細(xì)描述
[0025]本發(fā)明提供了評(píng)估人受試者內(nèi)的血管內(nèi)皮功能的方法，該方法包括：
[0026](a)測(cè)量和記錄作為時(shí)間函數(shù)的從所述受試者的上肢上的選定位置的皮膚組織細(xì)胞發(fā)出的NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度，來獲得基準(zhǔn)線；
[0027](b)在選定位置的上游阻塞流向上肢的血流，同時(shí)隨著其發(fā)展持續(xù)測(cè)量和記錄所述強(qiáng)度作為時(shí)間的函數(shù)；
[0028](C)釋放血流阻塞，同時(shí)隨著其變化持續(xù)測(cè)量和記錄所述強(qiáng)度作為時(shí)間的函數(shù)，直到得到穩(wěn)態(tài)；和
[0029](d)從所述強(qiáng)度的變化過程中測(cè)定指示內(nèi)皮功能的參數(shù)。
[0030]在另一方面，本發(fā)明涉及測(cè)定用于評(píng)估人受試者內(nèi)的血管內(nèi)皮功能參數(shù)的方法，該方法包括：
[0031](a)測(cè)量和記錄作為時(shí)間函數(shù)的從所述受試者的上肢上的選定位置的皮膚組織細(xì)胞發(fā)出的NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度，來得到基準(zhǔn)線；
[0032](b)在選定位置的上游阻塞流向上肢的血流，同時(shí)隨著其發(fā)展持續(xù)測(cè)量和記錄所述強(qiáng)度作為時(shí)間的函數(shù)；
[0033](C)釋放血流阻塞，同時(shí)隨著其變化持續(xù)測(cè)量和記錄所述強(qiáng)度作為時(shí)間的函數(shù)，直到得到穩(wěn)態(tài)；和
[0034](d)從所述強(qiáng)度的變化過程中測(cè)定指示內(nèi)皮功能的參數(shù)。
[0035]測(cè)量并記錄從上肢如前臂、手或手指上的選定位置的皮膚組織細(xì)胞發(fā)出的NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，選定位置為前臂或手，如手的背面或掌面（手掌的背面或手掌的正面）。
[0036]技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，用UV光照射和組織吸收UV光吋，NADH熒光信號(hào)由細(xì)胞NADH發(fā)出。
[0037]技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解在四肢內(nèi)的血流阻塞的下游位置測(cè)量NADH熒光信號(hào)。換句話說，在測(cè)量和監(jiān)測(cè)NADH熒光的地方的上游阻塞和釋放血流。
[0038]激發(fā)光的波長(zhǎng)位于NADH吸收的UV范圍內(nèi)，即300至400nm，優(yōu)選315至400nm，更優(yōu)選 340-360nm，最優(yōu)選 350±5nm。
[0039]熒光的波長(zhǎng)位于吸收激發(fā)光后NADH發(fā)射的范圍內(nèi)，即420至480nm，優(yōu)選450_470nm,最優(yōu)選 460 土 5nm。
[0040]因此，本發(fā)明的方法包括在阻塞血流和隨后釋放受試者的上肢（如前臂、手或手指，優(yōu)選前臂或手）上的選定位置上游的血流阻塞來造成的反應(yīng)性充血之前、期間和之后的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)，用UV光照射所述選定位置，并持續(xù)測(cè)量和記錄發(fā)出的NADH熒光信號(hào)的強(qiáng)度和其作為時(shí)間函數(shù)的變化。隨后，從所述變化確定指示內(nèi)皮功能的參數(shù)或數(shù)據(jù)。
[0041]通常以以下方式進(jìn)行本發(fā)明的方法中的NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度的監(jiān)測(cè)。
[0042]在步驟（a)中，在阻塞血流前的第一時(shí)間段進(jìn)行所述NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量和記錄來得到基準(zhǔn)線。
[0043]步驟（a)中的所述第一時(shí)間段中的所述測(cè)量和記錄持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間來記錄熒光強(qiáng)度水平的穩(wěn)定基準(zhǔn)線。
[0044]通常，記錄基準(zhǔn)線多達(dá)I至2分鐘的時(shí)段是足夠的，通常記錄約2分鐘。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解取決于情形，可能需要較長(zhǎng)的時(shí)間來得到穩(wěn)定基準(zhǔn)線，如多達(dá)3分鐘、多達(dá)4分鐘或多達(dá)5分鐘。
[0045]隨后，在得到基準(zhǔn)線后，在步驟（b)中，如上所述阻塞上肢內(nèi)的血流，同時(shí)在第二時(shí)間段內(nèi)持續(xù)測(cè)量和記錄NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度，在所述第二時(shí)間段期間，NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度發(fā)展達(dá)至其最高水平。在一些受試者體內(nèi)，一旦達(dá)到最高水平，強(qiáng)度可以另外穩(wěn)定在該水平一定時(shí)間。通常，步驟（b)中的該第二時(shí)間段持續(xù)多達(dá)5分鐘，如1、2、3、4或5分鐘。
`[0046]隨后，在步驟（C)中，釋放血流阻塞并在釋放血流阻塞后的第三時(shí)間段內(nèi)持續(xù)測(cè)量和記錄，在所述第三時(shí)間段期間，NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度從其在步驟（b)中達(dá)到的最高水平減少至達(dá)到最低水平，并再次從所述最低水平發(fā)展直至得到所述熒光水平的新的穩(wěn)定水平。該新的穩(wěn)定水平基本上對(duì)應(yīng)于阻塞血流前在步驟（a)中測(cè)得的初始基準(zhǔn)線。通常，該第三時(shí)間段持續(xù)多達(dá)15分鐘，如5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15分鐘，優(yōu)選2至7分鐘。
[0047]因此，測(cè)量和記錄的整個(gè)時(shí)間段通常多達(dá)25分鐘，通常多達(dá)20分鐘。
[0048]本發(fā)明的方法需要通過閉塞諸如肱動(dòng)脈的動(dòng)脈的方式阻塞上肢內(nèi)的血流。應(yīng)當(dāng)理解，為了本說明書的目的，術(shù)語“阻塞”指的是在受試者的四肢外部施加的機(jī)械阻塞，且與術(shù)語“閉塞”具有相同的含義，且兩個(gè)術(shù)語可以彼此交換使用。
[0049]應(yīng)當(dāng)理解，通過釋放血流阻塞，上肢的脈管系統(tǒng)內(nèi)的血流得到恢復(fù)。因此，術(shù)語“釋放血流”和“釋放血流阻塞”具有相同的含義且指的是通過釋放阻塞血流的機(jī)械方式而恢復(fù)動(dòng)脈閉塞后的血流。
[0050]在本發(fā)明的方法中，所述阻塞和釋放血流阻塞分別可以通過收緊和釋放所述上肢周圍的束縛裝置方便地得到。
[0051]優(yōu)選地，在上肢（手臂）內(nèi)的肱動(dòng)脈周圍進(jìn)行此類收緊和釋放。
[0052]所述束縛裝置可以為能在四肢周圍收緊的任何裝置，如收緊箍或收緊帶。
[0053]然而，優(yōu)選地，所述束縛裝置為可充氣的束縛裝置，最優(yōu)選可充氣的壓力束帶，如血壓計(jì)束帶。
[0054]優(yōu)選地，將所述可充氣的壓力束帶，如血壓計(jì)束帶，充氣到經(jīng)受檢查的受試者的收縮壓以上的壓力，如收縮壓50mm以上。[0055]在本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，快速地（迅速地）進(jìn)行四肢周圍的收緊裝置的釋放，且優(yōu)選自動(dòng)進(jìn)行。
[0056]在一個(gè)實(shí)施方案中，在受試者的前臂或手的背面或掌面進(jìn)行測(cè)量。
[0057]本發(fā)明的另ー個(gè)方面為依照如上所限定的本發(fā)明的方法進(jìn)行人受試者內(nèi)的血管內(nèi)皮功能評(píng)估的系統(tǒng)。
[0058]本發(fā)明的系統(tǒng)包括：用300至400nm范圍的激發(fā)光照射所述受試者的上肢皮膚的裝置、檢測(cè)和測(cè)量來自所述皮膚的熒光信號(hào)強(qiáng)度的裝置、測(cè)量和記錄所述熒光信號(hào)強(qiáng)度的變化作為時(shí)間函數(shù)的裝置以及阻塞和釋放所述受試者上肢內(nèi)的血流的束縛裝置。
[0059]獲得、檢測(cè)、測(cè)量并記錄來自組織細(xì)胞的NADH熒光信號(hào)的技術(shù)（NADH熒光測(cè)定木）為本領(lǐng)域熟知，且可以將任何常規(guī)的熒光計(jì)儀器或系統(tǒng)用來執(zhí)行本發(fā)明的方法。
[0060]可以將如上所提及的所述用于照射、檢測(cè)、測(cè)量、記錄和繪圖的裝置整合在此類熒光計(jì)中。
[0061]通常，熒光計(jì)儀器或系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)至少配備有：
[0062]-能發(fā)出NADH吸收范圍內(nèi)，即300至400nm的波長(zhǎng)范圍的UV光的激發(fā)光源；
[0063]-將被放置在靠近受試者的皮膚的選定位置處的探頭，其帶有能將激發(fā)光信號(hào)從光源運(yùn)送到選定位置的光導(dǎo)件（light guide)；
[0064]-用于接收從所述組織發(fā)出的熒光的熒光收集器；
[0065]-至少位于NADH發(fā)出的范圍內(nèi)，即400至600nm波長(zhǎng)范圍的熒光信號(hào)的檢測(cè)器，；
`[0066]-信號(hào)處理單元；和
[0067]-記錄熒光曲線的記錄/繪圖單元。
[0068]通常，該儀器的配置存在很大的靈活性，只要包括以上列出的所有必需元件即可。
[0069]可以使用本領(lǐng)域已知的常規(guī)激發(fā)光源，包括濾過性光譜燈，如汞燈或氙燈、發(fā)光二極管LED、激光二極管或脈沖激光器。有利的光源為發(fā)光二極管LED。
[0070]可以將任何常規(guī)的光導(dǎo)件用于運(yùn)送激發(fā)光和收集任選地置于彈性外殼內(nèi)的如光纖。
[0071]可將帶有光導(dǎo)件的探頭置于皮膚附近，使其與皮膚直接接觸或緊鄰皮膚。
[0072]在一個(gè)實(shí)施方案中，在前臂或手的掌面上進(jìn)行測(cè)量，并將光導(dǎo)件運(yùn)送至用于放置手的支撐物或固定在手上的帶子上。
[0073]在另ー個(gè)實(shí)施方案中，在置于諸如三腳架的支撐物上的手的背面上進(jìn)行測(cè)量，并將硬的光導(dǎo)件固定在手的上面。
[0074]在另ー個(gè)實(shí)施方案中，通過光導(dǎo)件末端的杯狀物、箍狀物或束帯在手指上進(jìn)行測(cè)量，束帯取決于手指的大小，所述杯狀物、箍狀物或束帯被固定在手指周圍。
[0075]在另ー個(gè)實(shí)施方案中，以多點(diǎn)式方式進(jìn)行測(cè)量。例如，可以將幾個(gè)光導(dǎo)件運(yùn)送至安裝在前臂或手指周圍的帶子上。
[0076]可以使用常規(guī)的檢測(cè)器，如光電二極管檢測(cè)器、快速光電二極管檢測(cè)器、光電倍增管等。
[0077]可以將本領(lǐng)域已知的典型的信號(hào)處理單元、記錄單元用于`繪制NADH熒光強(qiáng)度曲線。
[0078]已知存在于所有現(xiàn)存的細(xì)胞中且作為氧化還原反應(yīng)的輔酶在新陳代謝中起著關(guān)鍵作用的煙酰胺腺嘌呤二核甘酸（NAD+)，以其還原態(tài)形式即NADH，吸收300至400nm范圍的幾乎整個(gè)UVA光譜范圍的UV光，且響應(yīng)UV光照射，可發(fā)出400至600nm范圍的熒光，其峰值在約480nm。NADH熒光強(qiáng)度與線粒體NADH的濃度成比例。該現(xiàn)象為通過線粒體NADH熒光的實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)測(cè)，結(jié)合其他附加參數(shù)的檢查（取決于所選的被監(jiān)測(cè)器官），診斷線粒體功能（即能源生產(chǎn)）和體內(nèi)的組織或器官活力的技術(shù)的基礎(chǔ)。當(dāng)在體內(nèi)、在血液灌注的器官內(nèi)進(jìn)行線粒體功能監(jiān)測(cè)時(shí)，NADH熒光信號(hào)受到組織血量變化的影響。必須使用來自被照射的組織的反射信號(hào)（其取決于血量變化）和合適的算法，將這些血液動(dòng)力學(xué)假象從測(cè)量的熒光信號(hào)中去除。用于此類監(jiān)測(cè)的方法和裝置——熒光計(jì)/反射計(jì)被描述于，例如，W0/2002/024048 和 A. Mayevsky et al. , J. of Biomedical 0ptics9 (5)，1028-1045(2004)中。
[0079]不意圖受到理論思想的束縛，認(rèn)為在本發(fā)明的方法中，在沒有物理因素的影響下，從皮膚組織細(xì)胞中體內(nèi)發(fā)出的NADH熒光強(qiáng)度與線粒體NADH(還原態(tài)形式）的濃度成比例。由供氧改變引起的NAD+/NADH系統(tǒng)的氧化還原狀態(tài)的任何改變都會(huì)反映在發(fā)出的熒光強(qiáng)度中。
[0080]由于動(dòng)脈閉塞阻塞了脈管系統(tǒng)內(nèi)的血流所造成的對(duì)組織血氧供給的減少將氧化還原平衡移向更多的還原態(tài)，這導(dǎo)致測(cè)得的NADH熒光強(qiáng)度水平增加到初始基準(zhǔn)線以上的新的平衡。血流阻塞的釋放造成對(duì)細(xì)胞的血氧供給快速增加，并將氧化還原平衡移向更少的還原態(tài)，從而降低測(cè)量的NADH熒光強(qiáng)度的水平。NADH熒光最初可以下降到基準(zhǔn)線水平以下，隨后再次增加達(dá)到平衡并恢復(fù)到基本上對(duì)應(yīng)于熒光的初始基準(zhǔn)線水平的穩(wěn)態(tài)。
[0081]在本發(fā)明的方法中，處于穩(wěn)態(tài)（基準(zhǔn)線）的熒光的初始強(qiáng)度在不同個(gè)體間不同，且可能在某種程度上取決于像測(cè)量系統(tǒng)（尤其是探頭）對(duì)四肢的適合性、皮膚的狀態(tài)和顏色等這樣的因素，且為同一個(gè)人的進(jìn) 一步觀察結(jié)果的參考。可以將基準(zhǔn)線熒光的差異用于校準(zhǔn)比較從不同患者獲得的結(jié)果的方法。
[0082]因?yàn)槭窃谙鄬?duì)的、儀器相關(guān)的單元中測(cè)量熒光信號(hào)的基準(zhǔn)線強(qiáng)度，該測(cè)量可能取決于例如激發(fā)光強(qiáng)度、光導(dǎo)件效率、測(cè)量幾何學(xué)這樣的因素，所以相同的儀器和不同的患者是可以比較的?？梢詫⒒鶞?zhǔn)線熒光的差異用于校準(zhǔn)不同儀器的測(cè)量結(jié)果或系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)。
[0083]熒光水平回復(fù)到基本上對(duì)應(yīng)于依照本發(fā)明的方法在測(cè)試期間所觀察到的初始基準(zhǔn)線的穩(wěn)態(tài)不僅是由于細(xì)胞代謝過程回復(fù)到初始平衡，因?yàn)榇祟惔x過程的平衡在少于I分鐘的很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到。出乎意料且令人吃驚的是，在本發(fā)明的方法中觀察到的過程的時(shí)間跨度更長(zhǎng)且主要取決于與血流增加和原始平衡的稍后恢復(fù)相關(guān)的物理變化。
[0084]步驟（c)中釋放血流阻塞后熒光水平回復(fù)到基本上對(duì)應(yīng)于步驟（a)的初始基準(zhǔn)線水平的穩(wěn)態(tài)的時(shí)間跨度和速度為血管系統(tǒng)響應(yīng)性以及內(nèi)皮執(zhí)行其收縮和舒張功能的能力的量度，并允許評(píng)估內(nèi)皮的運(yùn)行。
[0085]步驟（C)中釋放血流阻塞后熒光信號(hào)強(qiáng)度水平從其最低水平增加到穩(wěn)態(tài)的一半時(shí)間（half-time)表明了回復(fù)到穩(wěn)態(tài)的過程的動(dòng)力學(xué)，且為內(nèi)皮功能的其他測(cè)量。
[0086]因此，如圖I所示，曲線即強(qiáng)度對(duì)時(shí)間的以下參數(shù)，指示了血管內(nèi)皮的運(yùn)行，即其對(duì)響應(yīng)不同刺激而恰當(dāng)收縮和舒張的傾向性：
[0087]-步驟（b)中血流阻塞后的NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度的最高水平和步驟（C)中釋放血流阻塞后的NADH熒光強(qiáng)度的最低水平之間的差異ΛΙ ;
[0088]-阻塞血流前步驟（a)中的NADH熒光信號(hào)的基準(zhǔn)線強(qiáng)度和所述阻塞后的步驟（b)中NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度的最高水平之間的差異Λ Il ;
[0089]-NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度的最低水平和其在步驟（C)中釋放血流阻塞后處于穩(wěn)態(tài)時(shí)的水平之間的差異ΛΙ2 ;
[0090]-從步驟（c)中釋放血流阻塞到NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度回復(fù)到步驟（C)中的穩(wěn)定水平的時(shí)間跨度（tg)，所述穩(wěn)定水平基本上對(duì)應(yīng)于阻塞血流前步驟（a)的基準(zhǔn)線；
[0091]-NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度從其步驟（C)中釋放血流阻塞后的最小值增加如上面所界定的差異（Λ I2WPNADH熒光信號(hào)強(qiáng)度的最低水平和其在步驟（c)中釋放血流阻塞后處于穩(wěn)態(tài)時(shí)的水平之間的差異）的一半所需的一半時(shí)間（tl/2)。
[0092]在以下的實(shí)施例中將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
實(shí)施例
[0093]實(shí)施例I
[0094]測(cè)量了來自人受試者的手的皮膚細(xì)胞的NADH熒光以及伴隨閉塞肱動(dòng)脈和釋放血流的該熒光強(qiáng)度的變化。沒有檢查受試者的健康狀況。
[0095]使用Carry Eclipse突光分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)量,其配備有氣氣閃光燈、帶有適合測(cè)量來自固體表面的發(fā)射的探頭的光纖系統(tǒng)和PMT檢測(cè)器。
[0096]激發(fā)光的波長(zhǎng)為3`50nm,且監(jiān)測(cè)的發(fā)射信號(hào)的波長(zhǎng)為460nm。
[0097]記錄來自受試者的拇指和食指（“指示”手指）之間手掌背面的熒光信號(hào)強(qiáng)度2分鐘（第一時(shí)間段），在該時(shí)間段期間，達(dá)到了對(duì)應(yīng)于初始基準(zhǔn)線的穩(wěn)態(tài)。
[0098]2分鐘后，通過將受試者手臂周圍的可充氣的血壓計(jì)束帶充氣和收緊束帶至收縮壓以上并持續(xù)第二時(shí)間段一閉塞期，來阻塞同一只手的肱動(dòng)脈內(nèi)的血流。
[0099]熒光信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量持續(xù)另外的4分鐘時(shí)段（第二時(shí)間段——閉塞期），在該時(shí)間段期間，觀察到熒光信號(hào)從收緊束帶的時(shí)間點(diǎn)開始增加。
[0100]4分鐘后，通過放氣快速釋放血壓計(jì)束帶，且熒光信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量持續(xù)了另外的14分鐘時(shí)段（第三時(shí)間段）。一旦釋放束帶，首先觀察到熒光信號(hào)快速降低至最低水平，隨后信號(hào)逐漸增加直至基本上對(duì)應(yīng)于第一時(shí)段中記錄的初始基準(zhǔn)線的水平的穩(wěn)態(tài)。
[0101]圖I顯示了在上述測(cè)量期間記錄的熒光信號(hào)強(qiáng)度曲線的進(jìn)程和血管內(nèi)皮功能的曲線特征的參數(shù)的測(cè)定。
[0102]測(cè)量了如上定義的參數(shù)Λ I、Λ Il和Λ 12的值。
[0103]另外，從曲線圖中確定了如上定義的時(shí)間跨度tg和一半時(shí)間tl/2。
[0104]以與上述相同的方式，進(jìn)行了以下受試者的測(cè)量：
[0105]-不吸煙者，27歲，熒光曲線的記錄顯示在圖2中；
[0106]-不吸煙者，71歲，熒光曲線的記錄顯示在圖3中；
[0107]-不吸煙者，32歲，熒光曲線的記錄顯示在圖4中；
[0108]-吸煙者，26歲，熒光曲線的記錄顯示在圖5中；
[0109]-不吸煙者，28歲，熒光曲線的記錄顯示在圖6中；和
[0110]-吸煙者，53歲，熒光曲線的記錄顯示在圖7中；[0111]可以看出，強(qiáng)度曲線的記錄在患者間存在差異。
[0112]老年人的曲線的記錄（圖3)顯示血管內(nèi)皮的運(yùn)行較差，血流閉塞后降低非常小(基準(zhǔn)線和最小強(qiáng)度值之間的差異）和釋放閉塞后非常慢速地恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。
[0113]吸煙的人的記錄（圖5和7)顯示血管內(nèi)皮的運(yùn)行受損，其回復(fù)到穩(wěn)態(tài)的速率較小。
[0114]兩名年輕的不吸煙患者的記錄顯示在圖4和圖6中，顯示了血管內(nèi)皮運(yùn)行的差異，圖5的患者具有較高回復(fù)速率，這證實(shí)了相比圖3的具有較小回復(fù)速率的患者，血管內(nèi)皮運(yùn)行較好。
[0115]另外，可以在年齡相似的吸煙和不吸煙患者之間比較血管內(nèi)皮的運(yùn)行：相比圖6的不吸煙的28歲患者，圖5的吸煙的26歲患者顯示較小的至穩(wěn)態(tài)的回復(fù)速率，因此顯示較差的血管內(nèi)皮運(yùn)行。`
【權(quán)利要求】
1.評(píng)估人受試者內(nèi)的血管內(nèi)皮功能的方法，所述方法包括: (a)測(cè)量和記錄作為時(shí)間函數(shù)的從所述受試者的上肢上的選定位置的皮膚組織細(xì)胞發(fā)出的NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度，來獲得基準(zhǔn)線； (b)在所述選定位置的上游阻塞流向上肢的血流，同時(shí)隨著其發(fā)展持續(xù)測(cè)量和記錄所述強(qiáng)度作為時(shí)間的函數(shù)； (c)釋放血流阻塞，同時(shí)隨著其變化持續(xù)測(cè)量和記錄所述強(qiáng)度作為時(shí)間的函數(shù)，直到得到穩(wěn)態(tài)；和 (d)從所述強(qiáng)度的變化過程中測(cè)定指示內(nèi)皮功能的參數(shù)。
2.測(cè)定用于評(píng)估人受試者內(nèi)的血管內(nèi)皮功能的參數(shù)的方法，所述方法包括: (a)測(cè)量和記錄作為時(shí)間函數(shù)的從所述受試者的上肢上的選定位置的皮膚組織細(xì)胞發(fā)出的NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度，來得到基準(zhǔn)線； (b)在所述選定位置的上游阻塞流向上肢的血流，同時(shí)隨著其發(fā)展持續(xù)測(cè)量和記錄所述強(qiáng)度作為時(shí)間的函數(shù)； (c)釋放血流阻塞，同時(shí)隨著其變化持續(xù)測(cè)量和記錄所述強(qiáng)度作為時(shí)間的函數(shù)，直到得到穩(wěn)態(tài)；和 (d)從所述強(qiáng)度的變化 過程中測(cè)定指示內(nèi)皮功能的參數(shù)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述選定位置為前臂或手。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其包括測(cè)定阻塞血流后的NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度的最高水平和釋放步驟(b)中的血流阻塞后的NADH熒光強(qiáng)度的最低水平之間的差異Al。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其包括測(cè)定阻塞血流前的步驟(a)中的NADH熒光信號(hào)的基準(zhǔn)線強(qiáng)度和所述步驟(b)中的阻塞血流后的NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度的最高水平之間的差異Λ Ip
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其包括測(cè)定NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度的最低水平和步驟(c)中的釋放血流阻塞后的NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度的穩(wěn)態(tài)之間的差異ΛΙ2。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其包括測(cè)定NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度從其釋放步驟(b)中的血流阻塞后的最低水平增加差異Λ I2的一半所需的一半時(shí)間tl/2，所述差異Δ I2為最低水平和釋放血流阻塞后的NADH熒光信號(hào)強(qiáng)度的穩(wěn)態(tài)之間的差異。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其包括測(cè)定釋放血流阻塞和達(dá)到步驟(c)中的NADH突光信號(hào)強(qiáng)度的穩(wěn)態(tài)之間的時(shí)間tg。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述阻塞和釋放血流分別通過收緊和釋放所述上肢周圍的束縛裝置而獲得。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述束縛裝置為可充氣的束縛裝置。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述可充氣的束縛裝置為壓力束帶。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述NADH熒光通過用波長(zhǎng)范圍為300至400nm的激發(fā)光照射所述上肢得到。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述激發(fā)光具有約350nm的波長(zhǎng)。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中在420至480nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)量所述NADH熒光信號(hào)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中在約460nm處測(cè)量所述NADH熒光信號(hào)。
16.評(píng)估人受試者內(nèi)的血管內(nèi)皮功能的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:用激發(fā)光照射所述受試者上肢的皮膚組織的裝置、測(cè)量從皮膚發(fā)出的熒光信號(hào)強(qiáng)度并記錄所述熒光信號(hào)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的裝置以及用于阻塞和釋放所述受試者上肢內(nèi)的血流的束縛裝置。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述激發(fā)光具有范圍為300至400nm的波長(zhǎng)。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述激發(fā)光具有約350nm的波長(zhǎng)。
19.如權(quán)利要求16至18中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中在420至480nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)測(cè)量所述NADH熒光。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中在約460nm處測(cè)量所述NADH熒光。
21.如權(quán)利要求16至20中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述束縛裝置為可充氣的束縛裝置。
22.如權(quán)利 要求21所述的系統(tǒng)，其中所述可充氣的束縛裝置為壓力束帶。
【文檔編號(hào)】A61B5/1455GK103561639SQ201280025620
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月31日
【發(fā)明者】耶日·杰比奇, 安杰伊·馬爾茨奈克, 斯蒂芬·基奧皮奇 申請(qǐng)人:羅茲工業(yè)大學(xué), 雅蓋隆大學(xué)