用于估计对象的身体的部分的液体成分的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了用于估计对象的身体的部分中的液体体积的方法，所述方法包括：获得对所述对象的所述身体的所述部分的周长c的测量结果；使用跨所述对象的所述身体的所述部分附着的电极来获得对所述对象的所述身体的所述部分的阻抗的测量结果；并且根据对所述阻抗的测量结果和对所述周长c的所述测量结果来估计所述对象的所述身体的所述部分中的所述液体体积。还提供了一种包括被配置为执行所述方法的控制单元的装置。
【专利说明】用于估计对象的身体的部分的液体成分的方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于估计对象的身体的部分的液体成分的方法和装置，并且具体涉及 用于根据生物阻抗测量结果来估计对象的身体的部分（例如他们的肺）的液体成分的方法 和装置。
【背景技术】
[0002] 肺水肿是由诸如心力衰竭或肾病的多个不同的疾病引起的临床病情。它由肺毛细 血管中的血压升高之后的肺的间质和肺泡空间中的液体的累积构成，所述肺毛细血管中的 血压升高导致水从血管渗漏到肺空间。该病情具有渐进的性质，并且肺水肿的临床体征出 现得晚，典型地在肺液体已经从间质水肿的最初阶段增加了至少六倍时出现。这意味着肺 水肿常常没有被及早检测到，并且针对患者的必要处置被延迟。
[0003] 用于检测肺水肿的现有临床方法（例如胸部放射摄影或者肺毛细血管楔压测量） 是有创并且昂贵的。对肺液体体积的临床前检测和监测将加强医学处置并且潜在地减少患 有肺水肿的患者的住院治疗产生的医学成本。
[0004] 生物阻抗光谱法（BIS)是用于检测肺水肿的低成本和无创技术。该技术的根本原 理是生物组织的电阻抗（电阻和电抗）被直接链接到组织的水合和水成分，即，细胞内水和 细胞外水。因此，对组织的电属性的测量结果能够指示身体的该部分存在的液体的量。BIS 方法已经用于确定身体中的水的总量和身体组成（即，脂肪和去脂肪质量）。当前，使用全 身测量系统、胸内测量系统或经胸测量系统，BIS已经用于监测作为针对肺水肿的指标的液 体的累积。
[0005] 胸内BIS和经胸BIS提供比全身技术更加灵敏和直接的肺液体成分的量度，所述 全身技术检测外围区域和肺区域中的液体累积。然而，胸部BIS测量结果当前只能够用于 生成能够指示肺水肿的开始的对肺液体成分随时间的推移而变化的定性评估，而还不可能 使用这些测量结果对肺中的液体的量进行定量或者对肺液体成分的变化进行定量。
[0006] 因此，存在对于用于根据生物阻抗测量结果来估计肺的液体成分的改进的方法和 装置的需求，所述改进的方法和装置能够提供对肺中的液体的量和/或肺液体成分的变化 的定量指示。这样的方法和装置能够在监测系统中使用以检测肺水肿的存在和进展，并且 监测患者病情的改善作为接受处置的结果。
【发明内容】
[0007] 通过使用被放置在胸部区域中的皮肤上的电极测量生物组织的电属性（具体为 阻抗）来执行经胸生物阻抗测量。由于体液具有比空气、脂肪、肺组织以及胸腔中存在的连 接组织更高的导电率，因此肺中的高液体成分导致所测量的阻抗减少。另外，生物组织的阻 抗不仅由其组成（或水量）来确定，而且由所测量的体积的形状和大小来确定。
[0008] 已经发现经胸BIS测量结果与对象的胸部的横截面面积密切地相关联，其中，胸 围越大（并且因此横截面面积越大）导致所测量的阻抗越高。已经发现即使被放置在胸 部上的电极之间的间隔在不同的对象之间是恒定的时也是这样的情况。图1中的图表绘 制了通过脂肪质量（FM)的百分率单位来进行归一化的胸围（以厘米cm测量）对细胞外 空间的电阻Rm (细胞外空间的电阻Rm是根据如De Lorenzo A、Andreoli A、Matthie J、 Withers Ρ·的"Predicting body cell mass with bioimpedance by using theoretical methods:a technological review，'(J Appl Physiol，1997 年，82:第 1542-1558 页）中所 描述的生物组织阻抗的Cole-Cole模型的外部电阻）的曲线图。从图1能够看出，胸围与 所测量的电阻之间存在近似线性关系，这表明能够使用针对对象的胸围进行调节的生物阻 抗测量结果来获得对肺液体成分的定量评估。
[0009] 通过分析平均Rext与具有被承载在其上的织物电极的胸带的大小之间的关系观察 到相似的发现，所述织物电极用于测量心力衰竭患者中的经胸生物阻抗。使用的胸带的大 小（以及因此在BIS电极之间的线性距离）大体上与患者的胸围成比例。图2是示出了胸 带大小以及因此在BIS电极之间的线性距离和在患有心力衰竭的患者中所测量的平均外 部电阻的影响的图表。在图2中，将四种大小的胸带（中-M、大-L、超大-XL以及特大-XXL) 分组为两个集合，并且能够看出，针对较大的胸带集合的R ext平均值比针对较小的胸带集合 的Rext平均值高，而不论脂肪质量和身体组成。实际上，胸围越大（并且因此在生物阻抗测 量电极之间的线性距离就越大）所测量的组织的阻抗就越高。
[0010] 因此，提供了使用生物阻抗测量结果的对象的身体中的（具体为对象的肺中的） 液体的定量评估，所述定量评估考虑了对象的胸部大小和用于测量在胸部组织上的生物阻 抗的电极之间的距离。
[0011] 具体地，根据本发明的第一方面，提供了一种用于估计对象的身体的部分中的液 体体积的方法，所述方法包括：获得对所述对象的所述身体的所述部分的周长C的测量结 果；使用跨所述对象的所述身体的所述部分附着的电极来获得对所述对象的所述身体的所 述部分的阻抗的测量结果；并且根据对所述阻抗的测量结果和对所述周长c的测量结果来 估计所述对象的所述身体的所述部分中的所述液体体积。
[0012] 优选地，获得对所述周长c的测量结果的步骤包括使用被围绕所述对象的所述身 体的所述部分放置的周长传感器来获得对所述周长c的测量结果。这允许在所述对象不采 取任何行动的情况下自动获得所述周长测量结果。
[0013] 在一些实施例中，获得对所述周长c的测量结果的步骤包括使用被围绕所述对象 的所述身体的所述部分放置的周长传感器来获得对所述周长的多个测量结果，并且对所述 多个测量结果求平均以提供对所述周长c的测量结果。尤其在所述测量结果是对所述对象 的胸部的周长的测量结果的情况下，这允许考虑由于呼吸的所述周长随时间的推移而变化 的影响。
[0014] 在备选的、次优选的实施例中，获得对所述周长c的测量结果的步骤能够包括接 收由所述对象或其他用户做出的对所述周长c的测量结果。
[0015] 在一些实施例中，根据对所述阻抗的测量结果和对所述周长c的测量结果来估计 所述对象的所述身体的所述部分中的所述液体体积的步骤还使用跨所述对象的皮肤的所 述电极之间所测量的距离d。
[0016] 在优选实施例中，所述距离d是预定的。例如，在所述电极被附着或集成到背带或 其他衣物中的情况下是这样，这意味着所述电极之间的所述距离是固定的。
[0017] 在备选实施例中，所述方法还包括获得对跨所述对象的所述皮肤的所述电极之间 的所述距离d的测量结果的步骤。任选地，获得对跨所述对象的所述皮肤的所述电极之间 的所述距离d的测量结果的步骤能够包括接收由所述对象或其他用户做出的对所述距离d 的测量结果。然而，获得对跨所述对象的所述皮肤的所述电极之间的所述距离d的测量结 果的步骤优选地包括使用传感器来获得对所述距离d的测量结果。这允许在所述对象不采 取任何行动的情况下自动获得对所述距离测量结果。
[0018] 获得对所述对象的所述身体的所述部分的所述阻抗的测量结果的步骤优选地包 括在所述对象的所述身体的所述部分上施加交流电并且测量电势。优选地，获得对所述对 象的所述身体的所述部分的所述阻抗的测量结果的步骤包括跨所述对象的所述身体的所 述部分在多个频率下施加交流电并且测量在每个频率下的电势。这允许单独确定归因于细 胞外液和细胞内液的阻抗的分量。
[0019] 在优选实施例中，估计所述液体体积的步骤包括求以下公式的值：
【权利要求】
1. 一种用于估计对象的身体的部分中的液体体积的方法，所述方法包括： 获得对所述对象的所述身体的所述部分的周长C的测量结果； 使用跨所述对象的所述身体的所述部分附着的电极来获得对所述对象的所述身体的 所述部分的阻抗的测量结果；并且 根据对所述阻抗的测量结果和对所述周长C的所述测量结果来估计所述对象的所述 身体的所述部分中的所述液体体积。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，获得对所述周长c的测量结果的步骤包括： 使用被围绕所述对象的所述身体的所述部分放置的周长传感器来获得对所述周长c 的所述测量结果。
3. 如权利要求2所述的方法，其中，获得对所述周长c的测量结果的步骤包括： 使用被围绕所述对象的所述身体的所述部分放置的周长传感器来获得对所述周长的 多个测量结果，并且对所述多个测量结果求平均，以提供对所述周长c的所述测量结果。
4. 如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，根据对所述阻抗的测量结果和对所 述周长c的所述测量结果来估计所述对象的所述身体的所述部分中的所述液体体积的步 骤还使用跨所述对象的皮肤的所述电极之间测量的距离d。
5. 如权利要求4所述的方法，还包括以下步骤： 获得对跨所述对象的所述皮肤的所述电极之间的所述距离d的测量结果。
6. 如权利要求5所述的方法，其中，获得对跨所述对象的所述皮肤的所述电极之间的 所述距离d的测量结果的步骤包括： 使用传感器来获得对所述距离d的测量结果。
7. 如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，获得对所述对象的所述身体的所述 部分的所述阻抗的测量结果的步骤包括： 跨所述对象的所述身体的所述部分在多个频率下施加交流电并且测量在每个频率下 的电势。
8. 如权利要求7所述的方法，其中，估计所述液体体积的步骤包括求以下公式的值：
其中，Vext是所述身体的所述部分的细胞外水的体积，Rext是对应于细胞外液的所述阻 抗测量结果的分量，A是电极的横截面面积，并且P EXT是所述细胞外水的电阻率。
9. 如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，身体的所述部分是所述对象的肺， 所述周长c是所述对象的胸围，并且所述液体体积是所述对象的所述肺中的细胞外液的体 积。
10. -种计算机程序产品，包括在其中实施的计算机可读代码，所述计算机可读代码被 配置为使得当由合适的计算机或处理器运行所述计算机可读代码时，所述计算机或所述处 理器执行前述权利要求中的任一项所述的方法。
11. 一种用于估计对象的身体的部分中的液体体积的装置，所述装置包括： 控制单元，其被配置为： 获得对所述对象的所述身体的所述部分的周长C的测量结果； 使用跨所述对象的所述身体的所述部分附着的电极来获得对所述对象的所述身体的 所述部分的阻抗的测量结果；并且 根据对所述阻抗的测量结果和对所述周长C的所述测量结果来估计所述对象的所述 身体的所述部分中的所述液体体积。
12. 如权利要求11所述的装置，其中，所述装置还包括： 周长传感器，其被配置为被围绕所述对象的所述身体的所述部分放置，并且测量所述 对象的所述身体的所述部分的所述周长c。
13. 如权利要求11或12中的任一项所述的装置，其中，所述控制单元被配置为根据对 所述阻抗的测量结果、对所述周长c的所述测量结果以及跨所述对象的皮肤的所述电极之 间测量的距离d来估计所述对象的所述身体的所述部分中的所述液体体积。
14. 如权利要求13所述的装置，其中，所述控制单元还被配置为获得对跨所述对象的 所述皮肤的所述电极之间的所述距离d的测量结果。
15. 如权利要求11至14中的任一项所述的装置，其中，所述装置被配置为跨所述对象 的所述身体的所述部分在多个频率下施加交流电并且测量在每个频率下的电势。
【文档编号】A61B5/053GK104363827SQ201380029518
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2013年6月4日 优先权日:2012年6月5日
【发明者】A·G·博诺米, J·卡法雷尔, I·G·L·库巴于伦斯滕, J·M·里斯塔马, H·赖特尔 申请人:皇家飞利浦有限公司