用于足部血管再生评估的系统和方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引证
[0002] 本申请要求2013年8月14日提交的美国申请No. 13/967298和2013年6月3日提交的 美国临时申请No. 61 /830499的优先权。这些申请在此通过全文引入作为参考。
技术领域
[0003 ]本公开内容涉及在组织中的血流量测量，特别是在脚中的血流量的测量。
【背景技术】
[0004] 外周动脉疾病(PAD)是一种进行性疾病，其中变窄或阻塞的动脉减少了到四肢的 血流量。PAD可能起因于动脉粥样硬化、导致狭窄的发炎过程、栓塞或血栓形成，并与吸烟、 糖尿病、血脂异常和高血压相关。如果未经治疗，PAD可能导致严重肢体缺血(CLI)，其中到 四肢(通常是腿和脚）的血液流被退化到这样的程度，组织损伤随之而来，继而溃疡、坏疽或 肢体损失。PAD患者也处于其它心血管疾病的不成比例的高风险下，如心肌梗塞和中风以及 作为这些疾病的结果而的死亡。糖尿病的发病率在世界范围内是增大的，治疗CLI和预防残 疾以及由此而来的肢体损失已明显成为健康的当务之急。
[0005] 使用血管内（微创)介入、开腹手术或两者组合的外围血管介入手术是目前可用来 恢复对PAD患者的四肢的灌注的唯一方法。医疗治疗可以只能帮助延缓疾病的进展，如果可 以的话。然而，临床医生目前缺乏术中工具以实时地适当评估在受影响组织，通常在脚上， 中的灌注，以可靠地引导介入手术的进行。测量血液灌流的现有技术包括皮肤灌压(SPP)、 多普勒超声(DUX)以及经皮血氧监测(TCOM)。这些技术各有一种或多种缺点。SPP仅提供在 皮肤真皮水平的灌注数据，要求皮肤温度被归一化为44°C，受皮肤色素沉积影响且对于水 肿患者是不可靠的。SPP还需要使用压力袖带，这进一步限制了其在外周血管介入过程中作 为实时灌注评估工具的效用。DUX没有评估组织灌注，而是测量大血管(>1.5毫米）中的血流 量。TCOM需要将患者放在高压氧中，使其与导管室/手术室不相容。此外，TCOM不提供实时的 血管再生数据，因为它需要约4至6周的时间使测量达到平衡。
[0006] 因此，有必要在血管尺寸的范围内和在由这些血管供给的组织中对血液灌注进行 非侵入性的实时测量。更具体地，有必要对脚部的血液灌注进行非侵入性的实时测量，它可 以在介入手术进行时可靠地执行和用于在手术过程中通知决策人。
【发明内容】
[0007] 这里公开了一种用于在外周血管介入过程中评估外周血流量的系统，所述系统包 括:被配置成位于患者足部的支撑结构；由支撑结构承载的漫射光流(DOF)传感器;配置用 于当支撑结构被放置在患者脚上时分析来自DOF传感器的数据以确定在DOF传感器附近位 置上的绝对的和/或相对的血流量的分析器;和配置用于提供表示由所述分析器确定的绝 对的和/或相对的血流量的信号的反馈装置。
[0008] 在一些实施方案中，手术支撑结构可包括保持环和粘接材料。在一些实施方案中， 支撑结构可以包括具有附接于其上的DOF传感器的带子。在一些实施例中，DOF传感器可以 被布置为使得当所述支撑结构被放置在患者脚上时，DOF传感器的至少两个在脚中包括不 同的足部血管区域的不同拓扑位置上。在一些实施例中，DOF传感器可以被布置为使得当所 述支撑结构被放置在患者脚上时，DOF传感器的至少五个在脚中包括不同的足部血管区域 的不同拓扑位置上。在一些实施方案中，所述分析器可以包括软件自相关器。在一些实施方 案中，所述分析器可以包括硬件自相关器。在一些实施方案中，表示绝对的和/或相对的血 流量的信号可以是视觉的、听觉的或触觉的。在一些实施方案中，所述系统可以被配置为在 基本上实时地提供表示绝对的和/或相对的血流量的信号。在一些实施方案中，所述系统可 以被配置为在从测量起1秒钟内提供表示绝对的和/或相对的血流量的信号。
[0009]这里还公开了一种用于在外周血管介入手术过程中实时评估外周血流量的方法， 所述方法包括：在患者脚上的一个位置附近设置至少一个漫射光流(DOF)传感器;从所述 DOF传感器获得强度波动的测量;分析所获得的测量以确定在所述位置的绝对的和/或相对 的血液流速;和将所确定的绝对的和/或相对的血液流速的信号发给操作者。
[0010]在一些实施方案中，设置所述至少一个DOF传感器的步骤包括将支撑结构放置在 患者脚上，所述DOF传感器被所述支撑结构承载。在一些实施方案中，该方法可以进一步包 括将多个DOF的传感器设置在患者脚上的相应的多个位置附近。在一些实施方案中，所述多 个位置包括至少两个位置，对应于包括不同的足部血管区域的在脚中的不同拓扑位置。在 一些实施方案中，所述多个位置包括至少五个位置，对应于脚中包括不同的足部血管区域 的在脚中的五个不同的拓扑位置。在一些实施例中，所述发信号的步骤包括提供表示绝对 的和/或相对的血流量的视觉的、听觉的或触觉的标记。在一些实施例中，所述将所确定的 绝对的和/或相对的血液流速的信号发给操作者的步骤在从测量起小于1秒钟内被执行。
[0011] 还公开了一种在外周血管介入手术的过程中评估外周血流量的方法，该方法包 括:将多个漫射光流(DOF)传感器设置在患者身体末端上的相应多个位置附近，其中至少两 个位置对应于在脚中的包括不同足部血管区域的不同拓扑位置;确定在患者身体末端的多 个位置中的每一个位置的绝对的和/或相对的血液流速;和将所确定的绝对和/或相对的血 液流速发信号给操作者。
[0012] 在一些实施方案中，所述身体末端是一只脚。在一些实施方案中，所述身体末端是 一只手。在一些实施例中，发信号的步骤是基本上实时地进行。在一些实施例中，可以利用 所确定的绝对的和/或相对的血液流速来评估介入手术的功效。
[0013] 本文还公开了一种患者接口，用于支撑与患者的脚进行光通信的多个漫射光流 (DOF)传感器，包括:支架，构造成能够安装在脚上和由脚承载；由支架承载的至少三个DOF 传感器，每个传感器对应于脚中包括从以下组中选择的血管区域的分开的拓扑位置:足底 内侧动脉血管区域;横向足底动脉血管区域;胫后动脉的跟骨分支的血管区域;腓动脉的跟 骨分支的血管区域;和足背动脉的血管区域。
[0014] 在一些实施方案中，患者接口可以包括由支架承载的至少四个传感器，每个传感 器对应于在脚中的包括从以下组中选择的血管区域的分开的拓扑位置。在一些实施方案 中，所述支架可以包括保持环和粘接材料。在一些实施方案中，所述支架可以包括光源光纤 和光检测器光纤。在一些实施方案中，所述光源光纤和光检测器光纤可进一步包括至少一 个耦接器，用于将所述传感器可释放地耦接到分析器。在一些实施方案中，患者接口可以包 括一个光缆，它包括多个光源光纤和光检测器光纤对，每对连接到一个分开的传感器。在一 些实施例中，每个传感器可释放地由支架承载。
[0015] 本文还公开了一种用于评价外周血液灌注的系统，所述系统包括:被配置成位于 患者脚上的支撑结构；由支撑结构承载的漫射光传感器;配置用于分析来自所述漫射光传 感器的数据的分析器，以表征在支撑结构位于患者脚上时在漫射光传感器附近的位置上的 血液流量或成分;和配置用于提供表示由分析器测定的所述血液流量或成分的信号的反馈 装置。
[0016] 本文还公开了一种用于实时评估外周血液的方法，所述方法包括:在患者脚上的 一个位置附近布置至少一个漫射光传感器;获得散射光的测量;分析所得到的测量以表征 在所述位置的血液流速和/或成分;和将所确定的流速和/或成分发信号给操作者。
[0017] 还公开了一种用于在外周血管介入手术过程中评估外周血流量的方法，所述方法 包括:在患者身体末端的多个位置附近设置相应的多个漫射光传感器，其中至少两个位置 对应于包括不同足部血管区域的在脚中的不同拓扑位置;表征在患者身体末端的多个位置 的每个位置上的血液流速和/或成分;和将所述血液流速和/或成分发信号给操作者。
[0018] 本文还公开了一个患者接口，用于支撑与患者的脚进行光通信的多个漫射光传感 器，包括:支架，构造成能够安装在脚上和由脚承载；由支架承载的至少三个传感器，每个传 感器对应于包括从以下组中选择的血管区域的在脚中的分开的拓扑位置:足底内侧动脉血 管区域;横向足底动脉血管区域;胫后动脉的跟骨分支的血管区域;腓动脉的跟骨分支的血 管区域;和足背动脉的血管区域。
【附图说明】
[0019] 图IA示出足部血管区域。
[0020] 图IB示出在脚上的五个测量点，每个点对应于图IA中所示的血管区域之一。
[0021] 图IC示出供应足部血管区域的动脉分支。
[0022]图1D-1H示出在图IB的五个测量位置的每一个上利用漫射光流(DOF)传感器的测 量。
[0023] 图2是用于测量混浊媒介质的流动的系统的框图。
[0024] 图3是在多层组织中漫射光穿透和检测的示意图。
[0025] 图4是用于不同流速的自相关函数的曲线图。
[0026]图