用于尿动力学分析的方法和设备的制作方法

专利名称：用于尿动力学分析的方法和设备的制作方法
背景技术：
1.发明领域本发明涉及近红外光谱学(NIRS)领域及其在泌尿学领域中的应用，更特别地，本发明涉及膀胱尿动力学以及与排泄功能异常相关病症的诊断。
2.相关技术的描述排泄功能异常影响着超过50％的人口。用于了解膀胱是如何发挥功能的主要工具是测试膀胱的尿动力学。尿动力学可测量膀胱容量，在充盈时，膀胱是否有正常感觉，以及当患者/个体排泄时，膀胱是否以适当的强度收缩。尿动力学实验也可告知我们患者是否有膀胱梗阻或是否有漏尿现象(失禁-非自愿泄漏)，然后在指出是哪种类型的泄漏。尿动力学确实能够诊断膀胱的多种潜在问题。其也用于随后的治疗策略的实施以证实该策略的成功或失败。常规的尿动力学实验由三个组分组成-非侵入的尿流(其提供关于膀胱排空作用的信息)、膀胱内压测量图(其提供关于膀胱充盈时的信息)以及压力流研究(其提供关于膀胱排空作用的附加信息)。
为了实施标准的尿动力学，要求患者在受试时膀胱是充满的。要求该患者排泄在标尺上，该标尺可给出患者的排泄速度有多快以及排泄总量。然后，将两个导管定位，一个在膀胱内及一个在直肠内。从这点之前，该实验本质上是侵入的。此外，所述导管在尿道中的存在是公知的致混淆因素，这是因为所述导管自身可引起对排泄的梗阻，其可刺激膀胱引起错误的收缩，和/或具有包括出血和感染的副作用。
对泌尿科医生有用的是对膀胱肌本身的收缩强度进行直接测量。为了做到这一点，可将导管放入直肠内，并将其与测量腹压的压力传感器连接。将第二根导管通过尿道放入膀胱中心，也将其与压力传感器连接。公知的是膀胱中心的压力是腹压加上膀胱肌自身产生的压力。因此，可以间接地计算由膀胱肌产生的压力。但是，常规的尿动力学实验并未提供对膀胱肌活动性的直接测量。当没有使用导管对尿流进行测量时，这个缺陷是显而易见的。标尺上的排泄的尿量提供了关于尿量排泄有多快的示踪。这称为“非侵入的尿流”。但是，使用尿流实验并不能记录来自膀胱肌的信息。无力的膀胱肌和膀胱肌肉壁上有高压的梗阻膀胱都可以产生具有降低流速的流涎型(dribbling)尿线。
发明概述本发明提供了测量膀胱功能或尿动力学的非侵入方法。本发明公开的非侵入技术可与传统的侵入的和非侵入的尿动力学实验协力实施。
根据本发明一方面，提供了在具有膀胱的动物中监测膀胱功能的方法，其中该方法包括将光发射器和光检测器定位在邻近动物膀胱处；用所述光发射器在所述膀胱发射光并用所述光检测器检测光；以及收集在膀胱活动时检测光的代表性数据，从而提供膀胱功能的指征。其中将光发射并检测一段时间，因此在此时段内所述数据代表了膀胱功能。也可定位在邻近所述动物膀胱的动物皮肤上。所述光可以是近红外的(NIR)，所述发射器可以是近红外光谱(NIRS)发射器，所述检测器可以是NIRS检测器且所述数据可以是NIRS数据。所述光可以是相干光(coherentlight)。
根据本发明另一方面，提供了在具有膀胱的动物中监测膀胱功能的方法，其中该方法包括将近红外光谱(NIRS)发射器和NIRS检测器定位在邻近动物膀胱处；使用在动物膀胱处的NIRS发射器发射近红外(NIR)光，同时用NIRS检测器检测NIR光；以及收集在膀胱活动时检测到得NIR光的代表性NIR数据，从而提供膀胱功能的指征。可定位在邻近于所述动物膀胱的动物皮肤上。所述近红外(NIR)光可以是相干光。
所述方法可包括超声定位或可选择地通过将NIRS发射器和NIRS检测器放置在所述动物耻骨联合的10mm头侧来定位，特别地，其中所述动物是成年人。
超声波定位可包括将来自传感器的超声能传送；以及接收反射的超声能从而确定动物膀胱位置的步骤。
所述方法可包括大约在750-950纳米(nm)范围内发射的NIR光。
所述NIR光还可限于760-920nm。可选择地，该NIR光可介于770-910nm或780-900nm或790-890nm之间。
例如，可将所收集的NIRS数据进行处理从而提供氧合血红蛋白(HbO2)；脱氧血红蛋白(Hb)；氧化的细胞色素a、a3；还原的细胞色素a、a3；细胞色素C氧化酶的氧化减还原形式oxidized minus reduced forms(Cyt)或其它发色团中的一种或多种在所述动物水平的指征变化的信息。
所述方法还可包括定位，其包括用光屏障保护所述NIRS发射器和NIRS检测器，从而把环境光排除在外，以免干扰NIRS数据的收集。
所述方法还可包括在动物膀胱处发射NIR光之前衰减所发射的NIR光，由此所述衰减作用常用于弥补所述动物的物理参数中的变化。衰减作用可通过过滤所发射的NIR光来完成。此外，所述NIR光的过滤可用滤池来实现，所述滤池具有可选择的可变密度的滤光器，其可操作地增加滤光器发射的NIR光。
所述方法还可包括在收集NIRS数据的同时或不同时获得所述动物膀胱参数的超声波测量。
所述方法还可包括所述NIRS发射器和所述NIRS检测器的定位，使该NIRS发射器和该NIRS检测器间隔15-90mm。
根据本发明另一方面，提供了光屏蔽设备，其包括不透光的屏蔽体，其具有发射器孔、检测器孔和超声波探测器孔，其中所述发射器孔、检测孔和超声波探测器孔允许接近动物皮肤上的确定区域，所述光屏蔽设备应用于该区域；发射器固定器，其可操作地将NIRS发射器保持在所述发射器孔内，使得所述NIRS发射器的位置接近动物皮肤上的发射表面，其中该发射器固定器通过该发射器孔，可操作地减少环境光对动物皮肤表面的干扰；以及检测器固定器，其可操作地将NIRS检测器保持在所述检测器孔内并与所述NIRS发射器有间隔，使得所述NIRS检测器的位置接近动物皮肤上的探测表面，其中该检测器固定器可操作地减少环境光通过该检测器孔对动物皮肤表面的干扰。所述设备还可包括具有开和关位置的超声波探测器闭合(ultrasound probe closure)，所述超声波孔闭合可操作性地允许超声波探测器在开的位置通过所述光屏蔽设备接近动物皮肤，并且在关的位置时，其通过所述超声波探测器孔可操作地减少环境光对动物皮肤表面的污染。所述光屏蔽设备还可包含附接系统，其可操作地将所述光屏蔽保持在远离所述动物皮肤的位置。例如，所述附接系统可选自尿布、可调节的带子、可调节的皮带系统、粘性胶水、胶带、静电荷、真空吸气和受力标记系统。所述设备也可包含接头电缆维持系统。
所述光屏蔽设备也可以被限定尺寸，使得所述发射器孔远离所述检测器孔，从而使所述NIRS发射器与所述NIRS检测器分开大约15-90mm。可选择地，所述间隔可介于25-80mm或35-70mm或45-60mm之间。
根据本发明另一方面，为了使用本发明所述的方法，提供了用于衰减所发射的NIR光的过滤设备。该过滤设备可包括滤池，所述滤池包含多个可变密度的滤光器以及选择系统，所述可变密度滤光器可操作地增加对从所述总的未滤过的输出照明发射出的NIR光进行过滤，由此可将一个或多个所述多个可变密度滤光器被定位于所发射出的NIR光的光程上。
所述过滤设备也可包括一系列的可滑动的滤光器，其具有过滤位置和非过滤位置，且其中的选择系统包含传动装置，所述传动装置可操作地将一个或多个所述多个的可变密度滤光器选择性地滑动至所述过滤位置或所述非过滤位置。
可将所述多个的可变密度滤光器以增量来步进，所述增量选自1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％和10％总的未滤过的输出照明。可选择地，可将所述多个可变密度滤光器以总的未滤过的输出照明的5％或6％或7％的增量来步进。
根据以下本发明特定实施方案的说明和附图，本领域所属普通技术人员能够显而易见地理解本发明的其它方面和特征。
附图简要说明在说明本发明实施方案的附图中，


图1A所示为所述光屏蔽设备实施方案的底视平面图。
图1B所示为图1A所示的实施方案的顶视平面图。
图1C所示为图1B所示的实施方案沿c线剖开的剖面侧视图。
图2A所示为所述过滤设备实施方案的正视图。
图2B所示为图2A所示的实施方案的顶视平面图。
图2C所示为图2B所示的实施方案沿c线剖开的剖面侧视图。
图3A所示为21号患者尿流的尿动力学示踪，其显示82岁老年男性患者的低于正常范围内的逼尿肌过分活动和排泄压，该患者患有心绞痛和II型糖尿病史，并患有尿频、x3夜尿症以及前列腺肥大(BPH)。
图3B所示为25号患者尿流的尿动力学示踪，其显示62岁老年女性患者的正常尿流、逼尿肌过分活动、尿急失禁和正常压流，该患者患有尿急频繁和尿急失禁史。
图4A所示为26号患者尿流的尿动力学示踪，其显示67岁老年女性患者的正常尿流和逼尿肌过分活动，该患者患有尿频、尿急和失禁史。
图4B所示为27号患者尿流的尿动力学示踪，其显示72岁老年男性患者的神经原型膀胱障碍，该患者患有脊髓损伤史。
图5A所示为28号患者尿流的尿动力学示踪，其显示34岁女性患者的延长但几乎正常的尿流，该患者患有尿频、间质性膀胱炎，且无失禁史。
图5B所示为30号患者尿流的尿动力学示踪，其显示30岁女性患者的缓慢开始的尿流，该患者患有尿急、尿频和一些失禁史。
图6A所示为21号患者仰卧时CMG的尿动力学示踪，其显示82岁老年男性患者因为梗阻而具有低收缩压与低流速，该患者患有心绞痛和II型糖尿病史，并患有尿频、夜尿症x3及前列腺肥大(BPH)。
图6B所示为22号患者仰卧时CMG的尿动力学示踪，其显示65岁老年男性患者的高收缩压与低流速，该患者患有梗阻和尿急失禁。
图7A所示为23号患者仰卧时CMG的尿动力学示踪，其显示55岁老年男性患者的逼尿肌过分活动、尿急失禁、高收缩压和梗阻，该患者患有减少的流速、尿频、排泄后流涎。
图7B所示为24号患者仰卧时CMG的尿动力学示踪，其显示65岁男性患者的非自愿的逼尿肌收缩，该患者患有非自愿的逼尿肌收缩和溢流性尿失禁。
图8A所示为25号患者仰卧时CMG的尿动力学示踪，其显示62岁老年女性患者的正常尿流、逼尿肌过分活动、尿急失禁和正常的亚流，该患者患有尿急频繁和尿急失禁史。
图8B所示为26号患者仰卧时CMG的尿动力学示踪，其显示67岁老年女性患者的正常尿流和逼尿肌过分活动，该患者患有尿频、尿急和失禁史，但无压迫性尿失禁。
图9A所示为21号患者坐姿时CMG的尿动力学示踪，其显示82岁老年男性患者不良的肌顺应性，该患者患有心绞痛和II型糖尿病史，患有尿频、x3夜尿症和前列腺肥大(BPH)。
图9B所示为23号患者坐姿时CMG的尿动力学示踪，其显示55岁老年男性患者的逼尿肌过分活动、尿急失禁、高收缩压和梗阻，该患者患有减少的流速。尿频和排泄后流涎。
图10A所示为24号患者坐姿时CMG的尿动力学示踪，其显示65岁男性患者的非自愿的逼尿肌收缩，该患者患有非自愿的逼尿肌收缩和溢流性尿失禁。
图10B所示为25号患者坐姿时CMG的尿动力学示踪，其显示62岁老年女性患者的正常尿流、逼尿肌过分活动、尿急失禁和正常压流，该患者有尿急频繁和尿急失禁史。
图11A所示为1号志愿者尿流的尿动力学示踪，第一次实验显示50岁老年女性志愿者正常的膀胱功能，该患者身体健康，无泌尿学疾病。
图11B所示为1号志愿者尿流的尿动力学示踪，第二次实验显示50岁老年女性志愿者正常的膀胱功能，该患者身体健康，无泌尿学疾病。
详细说明常见方法和设备(1)尿动力学应用Laborie排泄机能检查仪实施尿动力学分析。尿动力学由3个亚成分组成。该标准方案用于以下描述的所有患者。
A.尿流所述患者到达实验室时其膀胱呈充满状态。男性患者呈站姿以及女性患者呈坐姿时，实施非侵入的尿流实验。该患者自发地、尽可能地排空膀胱。然后将导管插入至膀胱内，将剩余的尿排干并测定其体积。
B.充盈期膀胱内压测量图(CMG)将8Fr两倍流明的尿动力学导管、尿动力学的带气囊直肠导管以及EMG会阴前导物以标准方式放置。该患者是仰卧的。将无菌的室温的水以与个体的膀胱状态一致的速率，用Laborie泵灌注。要求患者指出“第一感觉”、“尿急”的感觉和“能力”，这些术语的定义与国际自制协会(International Continence Society)的定义一致。
“第一感觉”或“第一次想进行排泄”定义为正常的排泄需要，并被描述为使所述个体在下一次适合时再进行排泄的感觉，但是如果需要的话可延迟排泄。强烈的排泄欲望定义为不会害怕渗漏时持续的排泄欲望。反之，“尿急”定义为欲进行排泄的强烈需要，并伴随着渗漏恐惧或疼痛恐惧。术语“能力”必须定量化。在具有正常感觉的患者中，最大膀胱内压测量能力是所述个体感到其不能再延迟排泄时的体积。当缺乏感觉时不能以相同的术语定义最大膀胱内压测量能力，并且其体积是由临床医生决定终止充盈的容积。在括约肌机能不全时，最大膀胱内压测量能力可通过尿道的闭塞，例如通过Foley导尿管显著地增加。“功能性膀胱能力”或排泄的容积是更相关的，并可通过频率/体积图(泌尿日志)进行评价。“最大(麻醉的)膀胱能力”是在深度全身或脊柱/硬膜外麻醉，规定流体的温度、充盈压及充盈时间条件下，充盈后测量的容积。
在测量能力时，所述膀胱由注射器经导尿管被排空，并且用电子尿动力学实验桌/椅将所述患者转换成坐姿。以相同的灌输速度重复膀胱的充盈，再次记录膀胱感觉的指征，但是当最大容量时，要求该患者自发排泄。(这是该研究的压力流段的开始。)并不是所有的实验室以两种体位(仰卧的和站立的)实行该充盈期膀胱内压测量图。但是，这样的做法具有完整性，因为众所周知在膀胱充盈时，患者体位的变化能暴露某些病理问题。
C.压力流在适当位置上有导尿管、直肠气囊和EMG前导物的患者被要求自发地排泄在流量计内。这产生了压力流示踪。当绘制压力流研究图时，应用Abrams-Griffiths列线图以指明梗阻流区和非梗阻流区。在标准的尿动力学示踪中，，逼尿肌压力(pdet)值是膀胱内由膀胱肌引起的压力反射，并且可以通过从膀胱压(pves)中减去腹压(pabd)来进行计算。Pves是在膀胱内用导管测量的压力，该导管被特别地设计以监测尿道中的压力。所获得的压力信息是通过腹部内容物施加在膀胱上的压力，膀胱中任何尿液的重量或压力和逼尿肌施加在尿液上的力的组合。静压通常指的是在空膀胱内的压力，并可随体位而改变。正常的膀胱静压可在8-40cmH2O之间变化，这依赖于研究过程中的特别的患者和体位。Pabd是通过将特殊的导管放置在直肠内或阴道内来测量的。腹压信息是重要的，这是因为膀胱包含在腹腔的底部，且将在膀胱内发生的压力和活动分开至关重要。所述逼尿肌压力是通过从所述pves中减去所述pabd来计算出来的相减压力。压力流示踪显示为波形，这表示在CMG过程中在膀胱内发生的真实活动。腹部的应变、气体以及腹部内容物的重量可产生假象，该假象可通过从来自膀胱内导尿管的处理过的信息中除去。
(2)近红外光谱学(NIRS)A.常用的NIRS尿动力学方法NIRS设备是从滨松光子学KK(325-6 Sunayama-Cho，滨松市，430-8587日本)商业获得的。本方法是应用来自滨松光子学设备公司的NIRO-300TM近红外分光光度计完成的。该NIRO-300TM具有适合尿动力学分析的数据收集间隔并且能够测量细胞色素c氧化酶，其为NIRS在泌尿学应用中的重要组分。例如，用于NIRS的发射器可选自滤过白光的、直接带隙(direct-gap)镓铝砷(GaAlAs)半导激光器，和/或发光二极管(即iRED)。所述白光源可以是氙灯或卤素灯，且其过滤组分通常由在每个片段中都包含特定过滤波长的分段的旋转圆盘组成。所述白光源的优点在于可提供大量的波长。GaAlAs激光器的红外线发射范围是特定的，且可通过调节缝隙的宽度来提供唯一的波长-所述激光器受脉冲作用从而使多种波长被连续地同步化。激光器的优势在于其具有充分的功率输出以完成显著的组织深度穿透。iRED′s是由直接互相接触的阳性的和阴性的半导体材料以及为了获得特定波长而选择的界面接合组成的。iRED′s具有输入功率要求低、效率高但发热性小以及使用寿命长的优势。在需要不同的发射时，可使用单一光源来产生多种红外发射，或者可使用一系列的分离的激光器来产生多种红外发射。本发明所用的“光”指的是电磁辐射。所用的涉及“光”(即相干光)的相干性是激光的特性，且其源于受激发射过程以提供放大。公共激发源触发发射，其提供了导致发射光子的放大光，所述光子是“同步的”且彼此具有确定的相态关系。在本说明书中以时间相干性和空间相干性的术语对相干性进行描述。
所述NIRO-300TM近红外分光光度计连续地发射在760-920纳米范围内的、四种波长的近红外光光子的门控纳秒脉冲。当所发射的光子被氧合血红蛋白(HbO2)和脱氧血红蛋白(Hb)的浓度变化，以及通过氧化减还原形细胞色素C氧化酶、也称为线粒体细胞色素a，a3(Cyt)的铜部分的净差异变化所吸收时，其可检测光强度的损失。此外，NIRS还可检测氧合肌红蛋白(MbO2)；以及脱氧肌红蛋白(Mb)。但是，在760-920nm范围内，Mb和MbO2的光谱不能与Hb和HbO2区别开来。所述血红蛋白数据提供了关于氧向组织传递的洞察力，而所述细胞色素数据则说明所述组织是否利用了所传递的氧。在所述的泌尿学设计情况中，主要的设计要求是以比1秒间隔更快的速度收集和报告数据。这是必需的，因为在膀胱的充满和排泄过程中可发生快速变化。
由NIRS发射器和NIRS检测器组成的NIRS光极可外用地安置在膀胱上。NIRS光极的放置可以使所述NIRS发射器沿着任何冠状面、箭矢面、横平面或对角面、或后面或前面、左面或右面、尾部或头部、或相对任何平面任意地接近NIRS检测器。NIRS光极的放置可选择地使所述NIRS发射器在所述NIRS检测器的反面。例如，可将一光极放置在所述动物的前面并将另一个放在后面，或者可将一光极可放在左面而将另一个放在右面。通常，发射器和检测器的方位可以是水平的(左向右)，垂直的(尾部向头部)、或任意的，这依赖于欲被监测的所述动物/患者的解剖学结构和年龄。光极的定位通常要求接近所述个体的膀胱。本领域所属技术人员应当理解本设备和本方法可应用于任何有膀胱的动物。
考虑到例如通常将其放置在成人中线处耻骨联合的大约10mm的头侧，NIRS光极(NIRS发射器和NIRS检测器)的放置和方位可相对于膀胱的物理位置来确定，或者通过膀胱的超声探测或其它本领域公知的探测法来确定。
NIRS发射器和NIRS检测器的间隔(其中所述排列是“邻近的”)通常是从中心到中心约为15-90mm。可选择地，所述间隔可以是25-80mm或35-70mm或40-60mm或35-55mm之间。但是，可根据所用的激光功率来调整间隔。例如，如果使用1mW激光功率，则大约间隔35-55mm时就可收集可靠的NIRS数据。通常，如果激光功率增加，则需要更大的间隔，这是因为穿透的深度更深，以及随后由折射的光子返回的更宽的基础。但是，增加的激光功率对组织可能有危险。同样地，较小的激光功率产生较窄的间隔，但是穿透深度较浅。但是，如果激光功率太低，则所述光无法充分地穿透过皮肤厚度来检测膀胱。
脉冲持续时间和频率是技术限制的，NIRS要求多个波长的光从而在数学上解决多重发色团的问题(即X未知的X方程式)。虽然激光器可用于发射离散波长，但是光子探测器却能够检测所有的无论波长是多少的光。因此，NIRS工程学应用脉冲激光器，使得到达所述检测器的脉冲可被计时，从而与来自多种激光器的脉冲时序相关联(每波长一种激光，就像每发色团一种激光)。所述激光器的脉冲持续时间和脉冲频率(作为组合)必须具有充分的“关”阶段从而使发射之间没有交迭，同样也有充分的“开”阶段以允许所述光子穿过到达所述检测器。当激光器数目增加时，则有更大的误时危险。幸运地，光速实际上非常快，脉冲持续时间/频率通常是容易匹配的，使得即使应用许多个激光器，而不是所述NIRO-300TM仅使用的4个激光器，也很少有交迭的危险。通常，很少需要更改脉冲持续时间或频率。监测的分辨度通常随激光器数量的增加而增加。除了具有3个用于3个发色团(即Hb，HbO2和Cyt)的激光器外，所述NIRO-300TM使用4个激光器，多余的一个提供更好的分辨度。
只要存在阳光和人造光，所述NIRS光照检测器就不能区别入射的NIRS发射光和周围的背景光，因此必须屏蔽所述患者皮肤的发射和检测表面以遮挡周围光线。
如上所述，可用超声完成所述光屏蔽、NIRS发射器和NIRS检测器的定位，由此用超声波探测器定位个体的膀胱。此外，可应用超声波来提供膀胱内尿容量的指征。排尿前后的超声容量读数可用来测定所述膀胱内可能未排泄的残余尿量。超声是优选的测量方法，这是因为其可以在皮肤表面非侵入地，而不是通过导管插入来测量。
一旦定位后，所述光屏蔽可用粘性的胶带固定。可选择的附接装置选自尿布、可调整的带子、可调整的皮带系统、粘性胶水、静电荷，真空抽吸和受力标记系统或其它本领域公知的系统。所选择的附接装置可能依赖于欲收集数据的持续时间和数据收集的类型(即临床使用情况或家庭监测)。
对于家庭监测或在护理室中的长期监测，所述NIRS设备可制成便携式，使得个体能够长期地穿戴该设备或携带该设备从而监测膀胱的充盈和排泄。所述光极和光屏蔽可用带子来保持在适当的位置，并将所述激光器、电源、控制部件和数据记录设备装在背包内。
在尿流之前开始收集NIRS数据，并将所述收集贯穿对每个患者的全部研究。在尿流开始之前，开始收集所述NIRS数据是重要的。目前的尿动力学方法，通常允许只从尿液击中所述标尺的那一时刻起开始收集数据。对于所述NIRS，可记录关于膀胱收缩的数据，膀胱收缩是在排泄之前发生的。在所述CMG过程中，将结果标示器同时放置在所述NIRS和Laborie数据流内来表明开始注入、膀胱感觉、膀胱容量和所述患者体位的任何变化。
要求在尿动力学门诊部接受NIRS监测的患者从家到达时，其膀胱是适当充满的，在所述监测过程中，患者随后排空膀胱。可选择地，可将导尿管经由尿道进入膀胱，并且在NIRS监测所述膀胱的填充时用其灌注无菌盐水。用于NIRS监测的程序通常首先从所述患者平躺在简易小床上开始，同时便携式超声流量计放在其腹部上以鉴定膀胱的位置。将所述的合并照明的NIRS粘性光屏蔽和检测探测器粘附在由所述超声设备识别的区域内皮肤表面上。然后通过反复的过程，校准所述NIRS装置以解决背景场强、皮肤颜色和组织密度，该反复的过程可要求加入光学衰减中等密度滤光片以解决所述患者的特征性物理参数(即体重、皮肤色素沉着、皮肤厚度、膀胱大小、逼尿肌厚度、以前的盆腔手术、肥胖、耻骨弓上的脂肪垫、组织含水量)。校准后，所述患者仰卧地躺数分钟，足以确定已获得稳定的排泄前的基线监测水平。给定稳定的基线后，NIRS以1-10Hz间隔继续监测，同时所述患者排空膀胱至泌尿科医生称为尿流计的收集室，其可设计成所述的简易小床或独立的尿流计。
可将所述收集室数字化地接到评价排出流速和瞬间排泄容量的非NIRS系统。来自所述尿流计的这些参数通常由男性站着或坐着以及女性坐着完成。可选择地，所述的NIRS氧化监测及非NIRS尿排出/容量监测可由患者坐在便携式便桶完成。在排泄开始时，所述患者大声说他/她正开始排尿，并通过触发器瞬间接通所述NIRS装置，将该事件标记在所述NIRS数据流中。一旦该患者感觉其膀胱排空，他大声说出并将该事件同样地标记在所述NIRS数据流中。在第二次事件后，NIRS继续监测数分钟，足以确定已建立了稳定的排泄后基线水平。可选择地，需要记录自主应答时，所述NIRS设备上事件标示器的遥控触发器可允许所述患者切换所述事件标示器。所述事件标示器的患者自我触发器在泌尿检查中是重要的，这是因为所述患者的意识是失禁的关键组分如果在充盈期间需要监测所述诊断，则可在无需注意NIRS监测的情况下将标准的尿动力学注入/压力导尿管以常规方式安装。用于充满的膀胱的上述相同NIRS步骤也适用于通过所述导尿管充盈的空膀胱。某些泌尿学检查可能要求经由所述导尿管的连续充盈和排空，且这些可以以所述的相同NIRS方式实施。监测完成后，将所述NIRS光屏蔽从所述患者身上除去，并将所收集的数据传送至用于后期分析、显示格式和主观解释的软件包。
(3)光屏蔽设备对于本发明所述的泌尿学检查，目前的NIRS环境光屏蔽意欲放置在所述患者的前额，很不适合定位在膀胱上。泌尿科医生使用超声波检查法来评估膀胱壁厚度、横截面积和保留体积，但是其难以与NIRS结合应用，这是因为目前可用于常规NIRS应用的光屏蔽将来自接近皮肤表面的超声波堵塞。如果所述超声操作先于所述NIRS屏蔽应用进行，则所述超声屏障凝胶的残余物可使所述NIRS屏蔽上的粘性变弱。变弱的屏蔽随后可在所述NIRS接线电缆的重力下，从所述患者身上剥离，导致环境光的泄漏，破坏了所述NIRS校准，使得所述数据收集被削弱。而且，处理所述NIRS屏蔽板，以使所述发射器和检测器连同作为附属物的两面胶带一起，安装在所述患者的皮肤上是相当麻烦的，并且耽误了在所述泌尿临床诊断中患者的时间流。本发明提供了NIRS光屏蔽，其使同时进行NIRS和超声波检查法变得容易，并减少了环境光泄漏的可能性。但是，在不需要使用超声探测器的情况下，也可应用没有用于超声结构的光屏蔽。在不使用超声的情况下，可应用尿道导管来测量所述余尿。
通常，NIRS环境光屏蔽是根据以下原则设计的即所述屏蔽必须足够柔韧从而符合弯曲的、硬的头骨表面，因此要求粘合剂能确保适合度和边缘密封性，且防止滑脱。而且所述屏蔽板意欲用于婴儿和无意识患者，他们在长期的脑部观察过程中可能是不安静的，在应用适用性不良的光屏蔽时，他们的不安趋势可能会引起所述数据流中的移动假象。但是，在NIRS泌尿学应用中，采样时间通常是简短的(除家庭监测之外)，假如是柔软的腹部结构，则适合度和滑脱不是问题，可设计过大的屏蔽来包围腹部，使得无需关注边缘的密封性。所述患者可以通过手压、通过穿戴合并尿布的所述屏蔽、通过重量带将所述屏蔽保持在适当的位置，或通过戴“绒毛和粘沟”可调节带约束所述屏蔽。这样的选择因此可消除需要和由应用粘合剂引起的延迟。
优选的NIRS光屏蔽设备可由不透明的屏蔽体构成，所述屏蔽体是由一次性泡沫帘子制成的，其中所述屏蔽体具有用于超声波的孔和固定器(发射器和检测器)或用于装备所述NIR发射器和NIR监测器终端的固定夹。
可选择地，所述光屏蔽可具有三维构型从而适于特殊的应用并且适合所述患者的尺寸，无论是婴儿，儿童，少年或成人。然而，用于婴儿的光屏蔽可被设计成盖住整个腰部，如果前部和后部都暴露于环境光，或者如果所述患者仰卧时，盖住整个腹部。对成人而言，可使用的最小的光屏障为160mm×160mm，更大尺寸的屏蔽是优选的。环境光的强度是确定屏蔽尺寸的最重要因素。在可以使用NIRS的外科设置中，强烈的高架光使得拟被检测的全部区域都被覆盖，而不是仅仅依靠所述光屏蔽本身。在有阳光或其它环境光存在的泌尿学NIRS监测中，也需要类似的策略。对光屏蔽的替换是在暗室中进行监测。
所述光屏蔽具有发射器孔，从而允许所发射的NIR光从所述传导纤维光束或NIRS发射器发射出来并进入到所述组织中。所述光屏蔽还具有一个探测器孔，从而允许所反射的光子从所述组织发射出来并撞击到常规光电二极管收集阵列或NIR检测器的表面上。此外，所述光屏蔽还有一个超声波探测器孔，穿过该孔可放置超声波探测器，从而允许在所述皮肤表面上的屏蔽能够定位于所检测的膀胱的中部。所述光屏蔽设备可包括检测器固定夹或检测器固定器，从而将所述光电二极管阵列终端或NIRS检测器固定或保持在所述光屏蔽上。所述光屏蔽还可以具有发射器固定夹或发射器固定器，从而固定或保持所述光纤束发射棱镜或NIRS发射器。所述光屏蔽还可具有柔软的、铰接的、翼片的或其他超声探测器闭合，以在所述超声探测器不在的时候将所述超声孔封闭，从而降低环境光干扰。所述光屏蔽还可以具有接口电缆保持装置，其可以采用旨在约束接口电缆从所述光电二极管(NIRS检测器)和发射(NIRS发射器)终端延伸出来的反向鞍形脊形式。本领域所属技术人员应意识到所述光屏蔽和相关组件可由任意的光阻断或不透明材料制成，例如木头、橡胶、金属箔或含有布料的橡胶等等。还应意识到可采用任意附加装置将所述屏蔽原位保持住，所述装置选自液体或机械装置，静电荷，超声波屏障凝胶，真空抽吸，胶水或胶带，皮带或受力标记系统等等。
在操作过程中，所述光屏蔽设备可从封闭的包装中移出，所述超声波探测器的颈部可放置穿过所述屏蔽的超声波探测器孔。所述超声波探测器可随后移动至下腹部上方从而定位和测量所述未触碰过的膀胱。在所述光屏蔽位于所述患者膀胱上方并保持在所述皮肤表面的位置时，所述超声探测器可在所述测量位置上方随后保持不动。然后，可以移动超声波探测器并将其设置在旁边。此后可以通过多种附接装置将光屏蔽附接到皮肤表面。在光屏蔽设置在适当位置后，NIRS检测器和NIRS发射器终端可被附接到它们各自的光屏蔽表面上的固定器或者固定夹。然后，可以关闭超声孔盖并开始NIRS分析，同时进行校准/衰减和随后的数据收集。在NIRS分析的过程中的任何时间，光检测可以暂停，光屏蔽的超声探测器孔可以打开，并且可在不干扰屏蔽设置的情况下进行超声探测器的测量。在数据收集完成后，可以将NIRS发射器和检测器(以及在仰卧情况下的重力带)从环境光屏蔽上去除，并且继而可以将所述屏蔽从患者身上去除并丢弃。
在存在阳光和人造光的情况下，通常用于NIRS器件的光电二极管或NIRS检测器和照明检测器的光子计数管不能区分NIRS发射和由环境背景光所产生的发射，由此屏蔽个体皮肤的发射和检测表面以及个体皮肤上施加有光屏蔽设备的区域是十分重要的。
所述光屏蔽设备也可用于通过不透明的光屏蔽本体内的发射器和检测器孔的定位，将NIRS发射器设置在距NIRS检测器一定距离处。NIRS发射器和NIRS检测器的中心间隔通常可为15-90mm。可选地，所述间隔可以为25-80mm或35-70mm或40-60mm或35-55mm。然而，根据所用的激光器功率的大小，可以调整所述间隔。例如，如果使用功率为1mW的激光器，则在35-55mm的间隔下可收集得到可靠的NIRS数据。通常，如果激光功率增加，则需要更大的间隔，这是因为穿透的深度更深，以及随后由折射的光子返回产生的更宽的基础。同样地，较小的激光功率产生较窄的间隔，同时穿透深度较浅。但是，如果激光功率太低，则所述光无法充分地穿透过皮肤厚度来检测膀胱，而如果激光功率过高，则可能会对组织产生危害。
(4)过滤装置通常对临床使用的近红外分光光度计(NIRS)进行最优化，以进行脑组织氧化监测，并且NIRS输出照明具有足够的功率，从而使得光子可通过完整的人类皮肤、脑骨以及大脑皮层的厚度，并且使得折射的近红外(NIR)光的光子能够重新出现在皮肤表面以进行检测。在光子以不可预知的入射角与可折射表面相撞时，会偶然发生NIR光的折射。因此，重新出现在皮肤表面的光子具有环绕初始的组织进入点的很大的漫射区域。少数重新出现的光子将到达接近初始进入点的位置，而少数光子将到达距离初始点极远的位置；然而，大多数光子将到达这些极限值之间的最佳强度中间区域。NIRS光子检测器需要设置在具有最佳强度的重新出现光子的区域之内。通过改变光纤束发射终端(NIRS发射器)与光电二极管检测器阵列终端(NIRS检测器)之间的机械间隔，或者通过减弱发射光以固定两个终端的间隔可以实现这一点。在NIRS校准相位中，对输出和输入照明的信号比进行估计，从而确定所述检测器的位置是否为最佳。
如果有大的表面面积可用于脑NIRS检测的，则固定或可变的终端间隔都可用于并适用于临床需求。然而，在监测膀胱尺寸与照明功率的比率时，通常会在膀胱周边外侧产生最佳的重新出现区域，因此必须减弱照明功率从而产生较窄的NIRS终端间隔。用于衰减的常用装置是使NIRS发射在进入组织之前通过光学中等密度滤光片。所需的衰减程度可根据体重、皮肤色素沉着、皮肤厚度、膀胱尺寸以及逼尿肌厚度而随着患者不同。为了提供所述可变性，需要多种中等密度滤光片，因为NIRS激光器照明功率本身是难以调整的(除非替换整个激光器系列)。
通常是通过将多个滤光器穿入NIRS光纤束的装置内来实现光学衰减。但这是一项繁重的工作，因为其需要反复的排除过程以达到正确的滤光密度。为了避免由穿入、取出、再穿入不确定的滤光器的结合所导致的拖延，本发明引入一组容纳在滤光器腔室中的滑动滤光板，所述滤光器腔室附接至从NIRS激光器或者NIRS激光器序列通向NIRS发射器光纤电缆。
滤光器腔室可以具有四个滤光板，其中各个滤光板由不透明承载盘组成。所述承载盘可具有两个周边槽口，在与装有弹簧的、尖端为圆形的对中杆的凸起接合时，所述槽口可作为定位阻挡。承载盘还可具有光学中等密度滤光片以及通光孔。可以在承载盘的最靠近孔的圆形端连接接合推动杆或者致动器。使杆返回的所加载的弹簧可以与承载盘的最靠近滤光器的圆形端相连接。在使用中，可以抵靠使杆返回的弹簧拉力推动接合杆，通过对中杆滑入对准槽口的触觉和声音来确定选择滤光器还是通光孔。在所述腔室中，滤光器承载盘可与导光沟道对准。所述沟道可使得在由必需的承载盘间隔所导致的范围内的光子泄漏最小化，所述的承载盘间隔为足以使得使用者可通过一个手指启动单个承载盘。所述腔室可在腔室的一端与激光器照明界面直接连接；并在腔室的另一端与光纤束(NIRS发射器)螺纹连接。
每个滤光板可包括阶梯滤光片和通光孔。举例来说，在4个滤光板中的阶梯滤光片可带来等于未滤光输出照明总量6％的增量。第一滤光板具有6％的滤光器。第二滤光板具有12％的滤光器。第三滤光板具有18％的滤光器。第四滤光板具有24％的滤光器。通过选择滤光器和通光孔的组合，可以实现范围在输出照明总量0％到72％的12步渐进的衰减。可选地，所述4滤光板系统可以由5％的阶梯滤光片组成以实现从0％到60％的12步衰减，以及由4％的阶梯滤光片组成以实现范围为0％到48％的衰减。可选地，3滤光板的系统将允许8级的衰减，衰减范围为从0％至以下范围的任意一个，即6％阶梯滤光片中的48％、7％阶梯滤光片中的56％、8％阶梯滤光片中的64％、或者9％阶梯滤光片中的72％。
通过将承载盘接合器和返回推杆替换为通过阶梯滤光片的所有可能组合与软件算法循环结合的微型的螺纹蜗杆传动电机、以及通过暂停(其基于对可接受的衰减水平的选择)也可以实现自动衰减。可选地，所述衰减装置可以随意地放置在可旋转的转盘上以选择所需的滤光器设定。
作为衰减的一种选择，可以将多个激光器合并入适于动物的物理参数范围的单个装置。
附图的简要描述参照图1A，其中示出了由10表示的根据本发明的第一个实施方案的装置。图1A示出了将放置到患者皮肤上的朝向皮肤与设备接口表面界面的光屏蔽设备的视图。不透明的体屏蔽部分由12表示，所述不透明的体屏蔽部分12限定有三个孔，发射器孔14、检测器孔16以及超声探测器孔18。这些孔使得可以可以接触到在待施加光屏蔽设备的主体皮肤上限定区域。图1B是朝向与图1A中所示的皮肤接口表面相反的表面的实施方案的视图。该光屏蔽设备仍由10表示，不透明的屏蔽体由12表示，发射器孔由14表示，发射器固定器由24表示。检测器孔由16表示，检测器固定器由26表示。与图1A不同的是，图1B示出了设置在超声波探测器孔18(未示出)内的超声波探测器闭合20。图1B还示出了由22表示的接口电缆沟道。
参照图1C，其为沿着图1B中的剖面线c获得的穿过图1B设备的侧面剖视图。在剖视图中，不透明的屏蔽体由12表示，而由不透明的屏蔽体限定出的发射器孔由14表示，发射器固定器由24表示。类似地，而由不透明的屏蔽体限定出的检测器孔由16表示，检测器固定器由26表示。该剖视图中还示出了超声波探测器闭合20，其安装在由不透明体12限定出的超声波探测器孔内。
操作超声波探测器(未示出)可由不透明屏蔽体12限定出的超声波探测器孔18插入，并且用于将光屏蔽设备放置在患者的膀胱上。一旦放置完成后，可将超声波探测器从光屏蔽设备上移开，并且将光屏蔽固定在合适的位置。一旦被置于适当的位置，超声波探测器闭合20即可被插入到超声波探测器孔18内，以减小环境光对NIRS测量的干扰。然而，超声波探测器闭合20可被定期移动从而进行超声波探测。例如，在NIRS监测过程中确定膀胱的体积。发射器(未示出)可被插入由不透明的屏蔽体12限定出的发射器孔14，并且可由发射器固定器24固定，从而将发射器保持在相对于光屏蔽设备合适的位置。类似地，检测器(未示出)可被设置在由不透明的屏蔽体12限定出的检测器孔16内，并且由检测器固定器26固定在合适的位置。一旦发射器和检测器被设置在光屏蔽设备内，发射器将开始朝着膀胱发射NIRS光，随后检测器进行检测。
参照图2A，其中示出了由100表示的根据本发明另一实施方案的设备。图2A示出了滤池102和选择装置104、106、108和110的侧视图。还示出了进入滤池102的入射光导引装置112和输出光导引装置114。
图2B中示出了图2A过滤设备的顶视图。其中仍然标出了滤池102和入射光导引装置112。参照图2C，其中示出了沿着图2B中的线c获取的所述过滤设备的剖视图。入射光导引装置112和输出光导引装置114位于滤池102相对的两端。光导引装置被示出为穿过滤池并且与滤光器致动杆128、130、132和134分别相交，各个致动杆分别从选择装置104、106、108和110偏移。各个致动杆具有过滤和非过滤位置，120、122、124位置上有过滤器而126为非过滤位置。
操作从112到位置114的进入光导引装置的光穿过由100表示的过滤装置，特别是穿过滤池102。可通过相应的选择装置(104、106、108和110)对致动杆(128、130、132和134)进行致动，从而通过一个或多个滤光器(120、122、124和126)在穿过光导引装置的光从位置112到达位置114的传输路径中可选择地定位滤光器。可选地，一个或多个所述滤光器可通过所述相同的选择装置脱开，从而将所述滤光器从所述光传输路径上移除。
膀胱和排尿功能紊乱本发明的监测膀胱功能(膀胱尿动力监测)的方法可特别用于涉及膀胱和排尿功能紊乱的病症诊断中。涉及膀胱和排尿功能紊乱病症的原因各异，而目前尿动力测定的局限也会使得诊断相互混淆。膀胱和排尿功能紊乱可能是膀胱本身的一种或多种结构或生理上异常的结果，或者是尿路(上泌尿道和下泌尿道)其他功能紊乱的指征。
患有下泌尿道功能紊乱(LUTD)的患者可能患有膀胱、膀胱颈、前列腺和尿道以及供应该区域的任意血管和神经的功能紊乱。此外，患有LUTD的患者可能会具有如ABRAMS P等人所定义的(Neurourology andUrodynamics(2002)21167-168)下泌尿道症状(LUTS)，在此将其全文引用作为参考。患有上泌尿道功能紊乱的患者可能在肾脏和输尿管以及供应该区域的任意血管和神经的功能紊乱。上泌尿道功能紊乱还可以包括从肾脏到膀胱的尿液的生理性运输。患有上泌尿道功能紊乱的患者可能会具有与该区域相关的症状。在测定患者体内导致上泌尿道和下泌尿道功能紊乱的原因中，患者的膀胱监测至关重要。
可适用本发明所述NIRS监测方法进行诊断或辅助诊断的排尿功能紊乱的类型可以是任意下泌尿道功能紊乱或上泌尿道功能紊乱，或者是选自下列的国际自制协会接受的定义失禁降低的控制尿流的能力-非自愿尿流出。
因怀孕的失禁怀孕后的膀胱控制问题。
儿童的失禁在儿童中降低的控制尿流的能力或无法控制尿流的能力。
痉挛性膀胱或反射性膀胱具有尿急或未抑制逼尿肌收缩的失禁-不能承受正常尿量的膀胱，或由不能适当排空的膀胱，因此其中总是保留了一些尿液。另一种这样的情况是激惹的或不稳定的膀胱，其可以告知大脑当仅仅是部分充满时就需要排空膀胱。
缺乏张力的膀胱或肌肉松弛的膀胱这样的状态发生在膀胱“惰性”且不能排空的时候。膀胱充盈的信息不再被感知，且膀胱过于充满，这导致了膀胱肌肉的伸展和衰弱。这可以导致过充盈和过流量失禁，其具有一定的频率，尿急以及泄露或排尿迟疑。当尿液过量或返回(回流)至肾脏时，会存在应该考虑的感染风险，这可以导致长期的损伤。
协同失调的膀胱(括约肌协同失调)也称为“矛盾的膀胱”，由于膀胱和括约肌不再相互协调行使功能，它们的作用是不协调的。膀胱可收缩至排空，但括约肌也收缩来保存尿液，或者膀胱和括约肌都松弛。症状包括尿急和之后的排尿迟疑、泄露或失禁。患有协同失调的一个重要问题就是如果膀胱收缩而括约肌却没有打开允许膀胱排空，那么会有尿液回流至肾脏中。
括约肌机能不全皮质脊髓束中断会干扰尿流的主动中断(使用外部括约肌)。交感神经性去神经会干扰中部括约肌。不完全的膀胱排空。
膀胱括约肌协同失调通常因为非自愿逼尿肌收缩导致失禁。有时外部括约肌与膀胱同时收缩，看起来就像膀胱出口阻塞。(较小的排尿量，较高的排尿后残留量)。
逼尿肌的(神经性)无反射/低反射逼尿肌无反射是不能产生收缩的膀胱。逼尿肌反射亢进定义为通常在较低量时候出现的非自愿逼尿肌收缩。这可以产生尿急或欲望性尿失禁的症状。
尿潴留膀胱排空问题。急性尿潴留是突然性的不能排尿，会引起疼痛和不适。其原因可包括泌尿系统的阻塞，压迫或神经问题。慢性尿潴留是指持续存在的不完全排空之后的尿液残留。慢性尿潴留的常见原因是膀胱肌功能不全，神经损伤或尿路阻塞。
膀胱刺瘤在膀胱上的良性肿瘤。
膀胱突出症其发生于当妇女膀胱和阴道之间的壁变薄并使得膀胱坠入阴道时。这样的情况可导致不适和膀胱排空的问题。在一些妇女中，下坠的膀胱伸长了进入尿道的开口，导致当妇女在咳嗽、打喷嚏、笑或者进行任意可向所述膀胱施压的活动的时候引起尿液渗漏。因此，膀胱从其正常位置的下坠会引起两种问题-不希望的尿液渗漏和膀胱的不完全排空。
膀胱炎膀胱感染或炎症。
间质性膀胱炎是一种慢性膀胱病症，也称为疼痛性膀胱综合征和频发性尿急-排尿困难综合征。在这种病症中，膀胱壁变得昂奋和激惹。所述炎症可以导致膀胱的疤痕和硬化，降低膀胱容量，微小出血和在极少数情况下膀胱内面的溃疡。
自身免疫间质性膀胱炎自身免疫膀胱炎症。
神经原性膀胱控制膀胱和排尿的神经有问题。所述神经从大脑到膀胱肌肉传递信息告知其收缩或松弛。在神经原性膀胱中，估计传递这些信息的神经不能正常工作。
激惹/疼痛的膀胱激惹膀胱的症状基本上和间质性膀胱炎的症状相同。膀胱镜检查和活组织检查结果说明了没有间质性膀胱炎膀胱的特征性小球(点出血)的非特异性炎症。
膀胱癌膀胱的癌症。
尿结石尿路或膀胱中的石头。
膀胱颈阻塞是导致泌尿紊乱的原因，其是由排尿时膀胱颈(出口)的狭窄或阻塞造成的。
尿床儿童或成人的夜间排尿(尿失禁的一种形式，在睡眠时排出)。
膀胱输尿管回流尿液通常是沿一个方向流动-从肾脏下行，通过称为输尿管的管道到达膀胱。膀胱输尿管回流是尿液从膀胱返回输尿管的异常尿流。
尿道感染通常是细菌的泌尿系统感染。
尿道感染(儿童)儿童中的泌尿系统感染。
用于下述实施例中的一般方法以下说明的NIRS监测是使用NIRO-300TM，在激光功率为1mW，脉冲持续时间为100纳秒，脉冲频率为2kHz，从中部到中部的检测器/发射期间隔为50mm时得到的。
NIRS/尿流示踪NIRS示踪涉及在排尿之前，过程中和完成之后个体的生理变化(即逼尿肌收缩)。NIRS示踪中的变化与膀胱的逼尿肌和相关管路和神经的预期生理改变是一致的。而且，从患有膀胱功能障碍的个体获得的示踪在具有正常膀胱功能的个体和具有不同功能障碍的个体之间明显不同。例如，患有神经性膀胱(即图4B)的个体与患有前列腺肥大导致阻塞(即图3A)的个体的示踪截然不同。常规的尿动力学分析是基于个体排出的压力流和重量(尿流)。常规的方法不能直接测量膀胱功能，且经常受限于所提供的信息。例如，众所周知尿流示踪是由所述液流直接到达纪录表面的排出尿液重量的纪录延迟所限制的。
梗阻的膀胱当最大流速和平均流速都低于正常范围时，这可能是因为诸如前列腺肥大的梗阻或因为膀胱肌自身的较弱收缩导致的。在不使用导管来证明压力流曲线(pdet)的情况下，就不可能对弱流的原因做出评价。在标准尿流曲线中，直到患者开始排尿才能获得信息，且所述pdet值的测定是侵入性的。当给出尿流速率(ml/秒)，也称为“尿流”的标准尿动力示踪与本发明所述的对患者进行的具有延长和完全间断尿流曲线的NIRS示踪相接近时，无需采取侵入性方法就可以获得有用的信息。
NIRS示踪在尿液出现(排出)前就提供了数据，还提供了所述NIRS数据在所述标准尿流曲线中并不明显时发生的改变。在排尿前15秒左右的阶段，Cyt进一步氧化，说明由于胞内氧气需要的可用电子比例大于确保重新供给的底物所提供的电子，导致了膀胱壁细胞需要的能量增加。在这种以分子水平增加质子泵入来提高能量产生的阶段下，出现了相对氧气成比例，底物比例缺乏的情况，其通常可被看作Cyt的抛物线，说明净氧化还原状态改变的减速速率。与此同时，HbO2，Hb和HbSum也有所降低，说明由于逼尿肌收缩引起排尿带来的少量血液排出而导致的血液体积减少。在这一阶段，血液的减少通常都降低了供Cyt使用的氧气量，从而限制并随后逆转了净氧化还原状态中的变化。
当排尿开始时，通常HbO2，Hb和HbSum都有显著的升高，说明内部压力的降低允许血管充盈，从而导致血液量的上升。所升高的血液量旨在提供足量的游离氧气来阻止Cyt变化并带来了在底物电子供给和氧气与质子结合(H2O)的平衡。逐渐地，在NIRS血红蛋白参数中的速率变化减缓说明了较小直径血管充盈级联反应的几乎没有进展。这可能是因为逼尿肌张力的增加，其在准备另外的逼尿肌收缩过程中关闭了输尿管括约肌(由此停止了尿流)。
当因为间断的尿流而导致所述尿流暂时停止时而在标准尿流中没有测量值时，在物理上能见到更多的尿之前，当肌肉收缩时，HbO2，Hb和HbSum参数都会降低。因此，Cyt临时变成更高的氧化状态，其能最终分解。
所述患者还有尿流，且当此时膀胱中的尿量降低时，因松弛的组织在膀胱壁内延伸导致血管充盈，NIRS血红蛋白参数再次出现了升高。在同一阶段，Cyt的氧化还原状态由于大部分Cyt分子保留了电子而逐渐变得更加还原，尽管有大量充足的氧气可用来传递，由此说明比所述收缩阶段的能量需求(ATP合成)更低。
由于患者的膀胱继续排空，在所述膀胱壁中的血液量继续增加，此时尽管从所述尿流数据不能得到更多的信息，但所述NIRS数据继续表明膀胱壁内的生理测量值。当膀胱完成收缩且处于更松弛的状态时，由于逐渐地小血管继续松弛并变得充盈，膀胱肌肉壁中的血液能会持续增加。这种级联反映出了大血管和小血管的贡献差异，因为不同的血管直径具有不同的括约肌顺应性，因此不能同时打开至足以同时储存血流。就如同以上所述地，Cyt水平继续说明较低的能量需求。
所观察到的NIRS模式变化是生理性合理的，并说明了典型的膀胱组织顺应性。而常规的尿流分析只能确认延长的，间断的尿流。
正常的膀胱正常的尿动力示踪说明在没有残留体积情况下的150-1000cc排尿量的正常尿流。NIRS说明，当要进行排尿时，血液量会随逼尿肌的松弛而增加。一旦峰流量产生，就会有轻微的逼尿肌收缩来保持所述峰流量，之后会有延长的逐渐增加的逼尿肌收缩直到排尿完成。后者的收缩与以相同幅度用来维持峰流量的收缩相比要更轻柔一些，但却需要双倍的持续时间来达到所改变的幅度。
实施例NIRS/尿流/压力示踪图3A-尿流患者21号(逼尿肌过分活动以及低于正常范围的排泄压的例子)82岁老年男性患者，有心绞痛和II型糖尿病史，并患有尿频、三级(x3)夜尿症以及前列腺肥大(BPH)。该患者未接受过针对与膀胱治疗的医疗处理。
在图的底部所示为标准尿动力示踪，并由所述“尿流”示踪代表。患者膀胱达到充满。该患者具有延长的和完全间断的尿流曲线。最大流速和平均流速都低于正常范围。这可能是因为诸如前列腺肥大的梗阻或因为膀胱肌自身的较弱收缩导致的。在不使用导管来证明压力流曲线的情况下，就不可能对弱流做出评价。然而，利用NIRS示踪，可以获得测定所述弱流原因的非侵入式装置。所述总排尿量是121cc。通过导管测得的残留尿液的体积是65cc。直到所述患者开始排尿的所述标准尿流曲线的B点之前，不能获得信息。
所述NIRS示踪还对相同患者尿液出现(B点)前15秒进行了说明，在所述标准尿流曲线中所述NIRS数据不明显(从A到B)的地方，有变化发生。在这15秒的阶段，Cyt被进一步氧化，说明膀胱壁细胞需要的能量增加，该增加是由于胞内氧气需要的可用电子比例大于确保重新供给的底物所提供的电子。在这种以分子水平增加质子泵入来升高能量产生的阶段下，出现了底物比例相对氧气比例缺乏的情况，其通常可被看作Cyt的抛物线，说明在净氧化还原状态改变的减速速率。与此同时，HbO2，Hb和HbSum也有所降低，说明由于逼尿肌收缩引起排尿带来的少量血液排出而导致的血液体积减少。在这一阶段，血液的减少通常都降低了供Cyt使用的氧气的量，从而限制并随后逆转了净氧化还原状态中的变化，其从B点之后立即发生的变化可见。
当在B点开始排尿时，通常Hb、HbO2和HbSum都有显著得升高，说明内部压力的降低允许血管充盈，从而导致血液量的增加(B点到C点)。所升高的血液量旨在提供足量的游离氧气来阻止Cyt变化(明显的在B点之后立即发生)并带来了在底物电子供给和氧气与质子结合(H2O)的平衡。在B点和C点的中间，NIRS血红蛋白参数中速率变化的减缓说明了较低直径血管充盈级联的几乎没有进展。这可能是因为逼尿肌张力的增加，其在准备另外的逼尿肌收缩过程中关闭了尿道括约肌(由此阻断了尿流)。
在C点和D点之间，因为尿流暂时停止，所以在标准尿流中没有测量值。然而，类似于上面描述的从A点到B点的情况，在D点物理性的观察到尿液之前，当肌肉收缩时，在C点到D点，HbO2，Hb和HbSum参数都会降低。与此同时，Cyt临时变成更高的氧化状态，其会与上述的B点上相同的方式分解。
所述患者在D点和E点之间还有尿流，且当此时膀胱中的尿量降低时，在松弛的组织在膀胱壁内延伸之后的血管充盈中，NIRS血红蛋白参数中再次出现了升高。在同一阶段，Cyt的氧化还原状态由于更多的Cyt分子保留了电子而逐渐变得更加还原，尽管有更多充足的氧气可用来传递，由此说明比所述收缩阶段(C点到D点)的能量要求(ATP合成)更低。
由于患者的膀胱在E点至F点之间继续排空，当所述NIRS数据继续表明膀胱壁内的生理测量值时，在所述膀胱壁中的血液量持续增加，尽管从所述尿流数据不能得到更多的信息。我们假设在这一时期，当膀胱完成收缩且处于更放松的状态时，由于逐渐地小血管连续松弛并变得充盈，膀胱肌肉壁中的血液能会持续增加。这种级联反映出了大血管和小血管的贡献差异，因为不同的血管直径具有不同的括约肌顺应性，因此不能同时打开至足以同时储存血流。就如同以上所述阶段(D点到E点)，Cyt水平继续说明较低的能量需求。
在该患者所观察到的NIRS模式变化是生理性合理的，并说明了典型的膀胱组织顺应性。NIRS说明肌肉收缩能量需求是正常的约10％，并且需要正常持续时间的两倍来启动排尿。NIRS还说明在排尿过程中肌肉收缩/放松不能维持，由此导致了间断的尿流。而常规的尿流分析只能确认延长的，间断的尿流。
图3B-尿流患者25号(正常尿流、逼尿肌过分活动、尿急失禁和正常压流的例子)62岁老年女性患者，患有尿急频繁和尿急失禁史。
所述标准尿动力示踪说明所述患者具有延长的尿流曲线。总排尿量为360cc。然后用导管从所述患者体内移出残留的55cc尿液。
NIRS说明从A点到B点，当肌肉收缩且血液被压出膀胱壁时，HbO2，Hb和HbSum也有所降低。Cyt进一步被氧化，说明肌肉使用了更多的氧气来满足启动尿流的收缩的能量需求。在C点，开始排尿，伴随着成比例的血液量(HbO2，Hb和HbSum)的逐渐增加以及Cyt的逐渐还原，说明了膀胱壁的松弛。在D点和E点之间，血液量明显增加，似乎是反映了膀胱随着血流返回的整体的松弛。在D点和E点之间，Cyt也被进一步还原，这支持了膀胱肌松弛的预测。在E点和F点之间，NIRS继续收集膀胱状态的数据，尽管标准尿动力不能获得任何其他的信息。在所述患者身上观察到的NIRS模式的变化具有生理合理性，并且说明了典型的膀胱组织顺应性。在峰流阶段中，逼尿肌张力一直保持不变，然后在排尿完成的过程中逐渐降低，并且在排尿完成后快速松弛。
图4A-尿流患者26号(正常尿流和逼尿肌过分活动的例子)患者为67岁老年女性，患有尿频、尿急和失禁(非压迫性失禁)史。
所述标准尿动力示踪说明这是正常的女性尿流。所述患者具有正常形状的尿流曲线。最大流量为22cc/秒，平均为10cc/秒。总排尿量为411cc，残留量为45cc。
NIRS说明从A点到B点，当逼尿肌收缩准备排尿时，HbO2，Hb和HbSum有所降低，且Cyt的净氧化还原状态有所增加。在B点，开始排尿，伴随着膀胱肌的松弛血液量有所上升。在C点和D点之间，开始试图排空剩余尿液的努力，当肌肉收缩时血液量降低，伴随着能量需求Cyt也进一步被氧化(更加缓慢，但类似于在A点到B点观察的情况)。在D点，膀胱是排空的，随即标准尿流数据停止。NIRS数据继续，并且表现出当膀胱肌松弛时的血液量增加。当所述能量需求降低时，Cyt也变得少许更加还原。
在所述患者身上观察到的NIRS模式的变化具有生理合理性，并且说明了典型的膀胱组织顺应性。一旦排尿开始了6秒之后，逼尿肌张力就会升高并持续到尿流的峰值，然后继续逐渐轻微升高直到膀胱排空为止。
图4B-尿流患者27号(神经原性膀胱的例子)患者为72岁老年男性，患有脊髓损伤史。
所述标准尿动力示踪说明最大流量为7cc/秒，平均流量为4cc/秒。总排尿量为74cc，残留量为100cc。
NIRS说明数据收集比标准数据设置更加不光滑。膀胱可能正在痉挛。然而，典型的NIRS排空模式仍然比较明显。在A点到B点之间，患者正在试图开始排尿，当所述肌肉收缩时，血液量(HbO2，Hb和HbSum)有所降低，并且当能量需求升高时，Cyt进一步被氧化。在B点，开始少量排尿。与在该点血液量升高的其他患者不同，因该患者主动收缩膀胱肌，血液量持续降低。在B点和C点之间，有一个小幅上升的阶段，这有可能涉及短时间的松弛。在C点之前，当所述患者指示完成的时候，因膀胱肌松弛，血液量升高并且Cyt变得更加还原。
在所述患者身上观察到的NIRS模式的变化是生理性合理的，并且说明了与较好的改变速率对应的良好的组织顺应性。逼尿肌能量需求是正常的25％并且比正常的发展慢1.6倍。受到轻微升高的逼尿肌收缩，尿流的起始增强，所述收缩一直持续到尿流的峰值，然后在尿流停止的放松之前，还有简短的收缩增加，同时在某些残留的尿量排出之前，还有再次的延长的收缩增加，此后逼尿肌放松，不再进行排尿。
图5A-尿流患者28号(延长(但几乎正常的)尿流的例子)患者是34岁女性，患有尿频、间质性膀胱炎史，无失禁史。
所述标准尿动力示踪说明这是合理的尿流。最大流量为14cc/秒，平均流量为9cc/秒。排尿量为212cc，残留量为5cc。
NIRS说明从A点到B点，当膀胱肌放松时，血量(HbSum，Hb，HbO2)急剧升高，并且当对肌肉的能量需求降低时，Cyt变得更加还原。在B点D点之间，有几个波说明了肌肉收缩和松弛的循环。尽管Hb一直在变化，与其他患者相比其变化幅度是降低的。当排尿完成后，血液量继续逐渐升高，Cyt先变得更加氧化然后变得更加还原。与其他患者相比，Cyt的变化模式有约10秒的滞后。在整个过程中，Cyt的变化幅度更大。这可能反映出病理学的差异。
在所述患者身上观察到的NIRS模式的变化具有生理合理性，并且说明了典型的膀胱组织顺应性。一旦出现了尿流峰，逼尿肌收缩就会恢复，并且在持续的排尿过程中保持稳定。由于膀胱接近排空，会出现短暂持续的进一步收缩，然后一旦膀胱排空就会放松。
图5B-尿流患者30号(缓慢开始尿流的例子)患者是30岁女性，患有尿急、尿频和一些失禁史。
所述标准尿动力示踪说明所述患者具有延长的尿流曲线。最大流量为17cc/秒，平均流量为9cc/秒。总排尿量为469cc，残留量为50cc。
NIRS说明其变化模式基本上与其他人不同。在A点到B点之间，在尿流开始之前，HbO2有少量升高。由于尿流在B点和C点之间有所上升，HbO2的更快速地升高。在整个过程中，Hb的量基本没有变化。Cyt的氧化水平也有相应的小幅增加，这再次显示出与没有尿急的患者的区别。在C点D点之间，膀胱肌表现出放松，并且伴有Hbsum的升高，以及较低的Hb的升高。在D点，在排尿停止之后，出现了Hbsum的降低，反映了最终的主动收缩以试图排尽残尿。然而，Cyt变得更加还原。这有可能反映了病理状态，其中氧的供应与需求并不平衡，这可能是静脉血管以前损伤的结果。
在所述患者身上观察到的NIRS模式的变化是生理性合理的，并且说明了与变化幅度相应的典型的膀胱组织顺应性。NIRS说明了在没有使用逼尿肌收缩时的被动排尿，尽管在峰尿流之前也有一些收缩；还说明了为了减少残留尿液的零星渗漏，一旦排尿结束时逼尿肌更明显的收缩。
仰卧充盈膀胱内压测量图(CMG)图6A-仰卧患者21号(因为梗阻而具有低流速的低收缩压的例子)患者为82岁老年男性，患有心绞痛和II型糖尿病史，并患有尿频、三级夜尿症及前列腺肥大(BPH)。没有接受过针对于膀胱的医学治疗。
所述标准尿动力示踪给出了PDet，其反映的是由膀胱肌引起的膀胱压力，说明在经过时间为22时，正好在患者指示感觉到膀胱充盈之前，出现了不稳定的膀胱收缩(PDet的峰值)，这样的收缩之后自发消失。之后的短暂时间内，所述患者感觉到了尿急，膀胱压力开始增加，患者指示在“说充满”的那一点上膀胱处于最大容量。
NIRS说明因为膀胱已经充满，所以HbO2有所上升而Hb则有所下降。在不稳定的膀胱收缩之后，在所述患者意识到充满之前，会有一段稳定的时候。在这一点上，HbO2会有小幅剧烈上升。超过这一点，HbO2就会下降，在患者报告感觉到尿急之后其下降的速率会发生变化。需要注意的是，在所述患者感觉到充满和尿急的这一点时会有一个短暂的平台期。当所述患者说明他已经充满时，HbO2会保持稳定。当膀胱壁伸展变薄以容纳更大的容量时，Hb会有相应的降低。
图6B-仰卧患者22号(因为梗阻而具有低流速的高收缩压的例子)患者为65岁老年男性，患有梗阻和尿急失禁。
所述标准尿动力示踪说明所述患者患有尿急，所述PDet图谱说明存在逼尿肌过分活性。
NIRS说明因为膀胱开始充满，所以HbO2和Hbsum都有轻微下降。在整个这一阶段中，Hb都保持恒定。在HbO2和Hbsum都保持稳定的那一点患者会意识到充满，同时Cyt进一步被还原。所述患者感到尿急并开始非主动泄漏(尿急失禁)。由于渗漏导致的膀胱压力降低，所述患者开始试图对抗非主动泄漏从而憋住尿液。HbO2和Hbsum返回到基线。在对泄漏忍住几秒钟之后，所述患者通过导管活动排尿，这一尝试降低了膀胱壁中的血液量，同时Cyt变得更加氧化，说明了能量的消耗。HbO2和Hbsum急剧下降，Hb也下降。当所述患者对抗泄漏忍住尿液时，逼尿肌压力(PDet)也降低。当PDet达到平台且HbO2和Hbsum返回到基线时，Cyt也逐渐返回到基线。
图7A-仰卧患者23号(逼尿肌过分活动、尿急失禁、高收缩压和梗阻的例子)患者为55岁老年男性，患有降低的流速、尿频、排泄后流涎。
所述标准尿动力示踪说明在正常范围内的充盈时，逼尿肌压力有明显逐级的增加。在患者指示其处于直到在压力约90cm H2O时看到了渗漏的容量时，逼尿肌压力快速升高，。
NIRS说明从开充盈到感觉充盈，Hb，HbO2和Hbsum都逐渐下降而Cyt的氧化则逐渐增加。在所述患者指示感觉充满之后，HbO2和Hbsum迅速下降，并且继续快速下降直到所述患者指示已达到容量为止。有意思的是，在该患者中，在其指示感到尿急的那一点上没有值得记录的数据。在该患者指示达到容量稍后，HbO2和Hbsum突然升高而Cyt则继续变得更加氧化。在整个阶段中，Hb都在明显逐渐降低。Hb恰在容量到达后随HbO2的升高而开始升高，提示血量的突然升高。在渗漏开始之前，Cyt变得更加还原，说明了肌肉所需能量的降低。当PDet以净氧化降低(HbO2降低而Hb升高)返回到基线时，Hbsum和Cyt也返回到基线。
图7B-仰卧患者24号(非自愿逼尿肌收缩的例子)患者为65岁老年男性，患有非自愿的逼尿肌收缩和溢流性尿失禁。所述患者在173cc时第一次可能有感觉，但从来没有达到尿急或容量的感觉，尽管膀胱中有500cc(最大安全灌注限度)。
所述标准尿动力示踪说明在PDet中看到的膀胱痉挛，是在逼尿肌间歇地收缩和放松时，HbO2中的NIRS变化反映出来的，所述间歇地收缩和松弛可以将血液压缩出肌肉并随后允许血液返回到肌肉。
NIRS总的看来，当PDet和膀胱容积随着充满而增加时，膀胱肌肉中的血液量下降，与膀胱壁的变薄一致且随后导致了血管的变窄。在整个过程中，Cyt逐渐增加氧化，而Hb保持恒定。我们假设这说明了可能的电子传递级联，因为缺乏底物(因为膀胱并不储存底物)。
图8A-仰卧患者25号(正常尿流、逼尿肌过分活动、尿急失禁和正常压力流的例子)患者为62岁老年女性，患有尿急频繁和尿急失禁史。
NIRS说明在整个充盈过程中，在任何NIRS参数中都没有显著变化。当所述患者坐直时才会发生变化，但这可能是假象，因为当患者改变姿势时，膀胱也会改变形状和位置。当所述患者不得已通过导管渗漏(失禁)时，HbO2和Hbsum降低而Hb保持不变。Cyt一开始变得更加还原，然后变得稳定。当排尿要完成时，膀胱放松，血液量升高。渗漏之后，逼尿肌压力开始再次升高，伴随着这样的升高，血液量再次降低。
图8B-仰卧患者26号(正常尿流和逼尿肌过分活动的例子)患者为67岁老年女性，患有尿频、尿急和失禁(不是压迫性尿失禁)史。
所述标准尿动力示踪说明在充盈过程中逼尿肌压力是静止的，除了在第一次压迫之后逼尿肌压力有微小增加。
NIRS说明在整个过程中氧化参数都是稳定的。这是一个接近正常的患者。然而，当逼尿肌的压力升高时，血液量会有小幅降低。在一次收缩(逼尿肌压力升高)后，血液量会返回到基线。这种小幅改变可以说明膀胱壁厚度的微小变化，或者与该患者血管有顺应性。所述患者并未达到“容量”。
CMG坐位与压力流图9A-坐立的患者21号(不良肌顺应性的例子)患者为82岁老年男性，患有心绞痛和II型糖尿病史，并患有尿频、3级夜尿症和前列腺肥大(BPH)。没有接受过针对于膀胱的医学治疗。
所述标准尿动力示踪说明压力流研究在“开始排尿”点启动。在所述患者中，在返回到接近基线之前，PDet一开始升高至差不多110cmH2O。
NIRS说明当膀胱收缩时，HbO2，Hb和Hbsum突然迅速降低。随后的HbO2和Hb的升高说明了松弛，然后是伴随HbO2降低的又一次收缩。然而，Hb开始逐渐升高，说明肌肉开始松弛。在膀胱几乎排空的时候可以见到几次较小的膀胱/收缩循环。Cyt一开始变得更加还原，然后变得稳定，与收缩的起始能量需求相一致。
图9B-坐立的患者23号(逼尿肌过分活动、尿急失禁、高收缩压和梗阻的例子)患者为55岁老年男性，患有降低的流速、尿频、排泄后流涎。
所述标准尿动力示踪说明在所述患者感到第一次急迫之后，出现了逼尿肌过分活动和显著的压力升高。所述患者不能抑制膀胱收缩，于是开始排尿。在这个时候，出现了伴随排尿的一致的膀胱压力下降。
NIRS说明在整个研究过程中，HbO2都在逐渐降低，直到PDet返回到近于患者开始感到尿急的水平为止，然后血液量保持不变。当充盈停止时，Cyt开始变得更加还原，在排尿开始时变得稳定。在排尿开始后不久Hb开始升高。
图10A-坐立的患者24号(非自愿逼尿肌收缩的例子)患者为65岁老年男性，患有非自愿的逼尿肌收缩和溢流性尿失禁。
所述标准尿动力示踪说明在坐姿的重复CMG再次证明了较弱的膀胱感觉。
NIRS说明当所述患者试图排尿时，没有显著的逼尿肌收缩，然后所述患者试图通过腹部收缩进行排尿。这在较平坦的Pdet线中有所反映，当他试图迫使尿液排出(“推动”)时，可以通过NIRS注意到腹部收缩的明显增加。没有看到实际的尿流。在所述收缩过程中，在NIRS中有间断的升高和降低(虚线的方框)，可能反映出了来自腹部收缩的压力对逼尿肌中血液量的影响效果。当所述患者实际排尿时，在逼尿肌中的血液量急剧升高，并且Cyt的氧化水平也有增加，说明了增加的能量需求。当迫切进行排尿的过程过后，NIRS数据返回至基线。
图10B-坐立的患者25号(正常尿流、逼尿肌过分活动、尿急失禁和正常压力流的例子)患者为62岁老年女性，患有尿急频繁和尿急失禁史。
所述标准尿动力示踪说明在所述CMG的充盈阶段中，Pdet是相对静止的。当以20cm H2O进行排尿时，逼尿肌主动收缩。所述压力流曲线处于正常范围。
NIRS说明在整个充盈过程中，NIRS数据几乎没有变化，除了在逼尿肌的小幅收缩之前血液量会少量增加，然后当膀胱充满且膀胱壁变薄时，血液量逐渐降低。当充盈停止时，血液量会小幅增加直到开始主动收缩的排尿为止。我们可以看到当所述收缩松弛时，血液量会再次升高，并且在膀胱排空后继续增加。
非病理性病例图11A-尿流1号志愿者，第一次试验(正常的例子)患者为50岁老年女性，身体健康，无泌尿学疾病。
所述标准尿动力示踪说明了370cc排尿量的正常尿流，没有残留尿液。
NIRS说明，从A点到B点，当开始排尿时，伴随着逼尿肌的松弛血液量会增加。一旦峰流产生，在A点和B点的中间会有轻微的逼尿肌收缩从而将所述峰流维持到B点，之后会有延长的逐渐增加的逼尿肌收缩，直到在C点完成排尿。后者的收缩比用于维持峰流的收缩要温柔，所述收缩程度相同，但需要两倍的持续时间来到达所述改变程度。在排尿完成后一分钟，可见简短的松弛脉冲(D点)。
图11B-尿流1号志愿者，第二次试验(正常的例子)患者为50岁老年女性，身体健康，无泌尿学疾病。
所述标准尿动力示踪说明了342cc排尿量的正常尿流，没有残留尿液。
NIRS说明，从A点到B点，逼尿肌中的血液量增加，说明逼尿肌和括约肌的放松，从而导致了没有逼尿肌收缩的被动排尿。就在B点之前，当排尿开始时，血液量开始降低，说明逼尿肌的部分收缩。在B点之后，收缩变得更加强烈，排尿到达峰流。这之后有几次较小的收缩，因此所述患者感觉到排空，然后再次主动收缩从而确定排空。随后的收缩类似于正常的排尿后有节奏的收缩。
尽管对本发明的特定实施方案进行描述和说明，但这些实施方案也仅作为对本发明的说明，而并不应该对所附权利要求教导的发明进行限制。
权利要求
1.在具有膀胱的动物中监测膀胱功能的方法，所述方法包括(a)将光发射器和光检测器定位在邻近动物膀胱处；(b)用所述光发射器在所述膀胱发射光并用所述光检测器检测光；以及(c)收集在膀胱活动时检测光的代表性数据，从而提供膀胱功能的指征。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述光是近红外的(NIR)，所述光发射器是近红外光谱(NIRS)发射器，所述检测器是NIRS检测器且所述数据是NIRS数据。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述检测器定位于邻近所述动物膀胱的动物皮肤上。
4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的方法，其中所述光是相干光。
5.如权利要求1-4中任一权利要求所述的方法，其中所述定位是由超声波完成的。
6.如权利要求1-4中任一权利要求所述的方法，其中所述定位位于所述动物耻骨联合的10mm头侧且其中所述动物是成年人。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述超声波定位包括(a)从转换器发射超声波能量；及(b)接收所反射的超声波能量从而测定所述动物膀胱的位置。
8.如权利要求2所述的方法，其中所发射的NIR光介于750-790纳米。
9.如权利要求2-8中任一权利要求所述的方法，其中所收集的NIRS数据是氧和血红蛋白(HbO2)；脱氧血红蛋白(Hb)；氧化细胞色素a，a3；还原细胞色素a，a3；细胞色素C氧化酶的氧化减还原形式(Cyt)的一种或多种在所述动物中的水平的指征。
10.如权利要求2所述的方法，其中所述定位包括用光屏障保护所述NIRS发射器和所述NIRS检测器，从而防止环境光干扰NIRS数据的收集。
11.如权利要求1-10中任一权利要求所述的方法，其中还包括在所述膀胱处发射光之前弱化所发射的光，由此所述弱化能适于补偿所述动物物理参数的变化。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述弱化是通过过滤所发射出的光实现的。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述光的过滤是用可操作地增加过滤所所发射光，具有可选择的可变密度滤光器的滤池实现的。
14.如权利要求1-13中任一权利要求所述的方法，还包括获得所述动物膀胱参数的超声波测定。
15.如权利要求1-14中任一权利要求所述的方法，其中所述光发射器和所述光检测器的定位使得所述光发射器和所述光检测器的间隔为约15-90mm。
16.光屏蔽设备，所述设备包括(a)不透明的屏蔽体，其具有发射器孔，检测器孔和超声波探测器孔，其中所述发射器孔，检测器孔和超声波探测器孔允许接近动物皮肤上的限定区域，所述光屏蔽设备应用于所述限定区域(b)发射器固定器，其可操作地将NIRS发射器保持在所述发射器孔之内从而使得所述NIRS发射器的位置接近所述动物皮肤上的发射表面，其中所述发射器固定器可操作地降低所述发射表面环境光的干扰；及(c)检测器固定器，其可操作地将NIRS检测器保持在所述检测器孔之内并与所述NIRS发射器分隔，从而使得所述NIRS检测器的位置接近所述动物皮肤上的检测区域，其中所述检测器固定器可操作地降低所述发射表面周围的光干扰。
17.如权利要求16所述的设备，还包括具有开关位置的超声波探测器闭合，所述超声波探测器闭合可操作地允许超声波探测器在开的位置接近所述动物皮肤上的超声波表面，并且在所述关的位置可操作地降低所述超声波表面周围的光干扰。
18.如权利要求16或17所述的设备，还包括可操作地将所述光屏蔽保持在远离所述动物皮肤的附接装置。
19.如权利要求16-18任一权利要求所述的设备，其中所述附接装置选自尿布，可调节的带子，可调节的皮带系统，粘性胶水，胶带，静电荷，真空抽吸和受力标记系统。
20.如权利要求16-19任一权利要求所述的设备，还包括接口电缆维持装置。
21.如权利要求16-20任一权利要求所述的设备，其中所述发射孔与所述检测器孔间隔从而使得所述NIRS发射器与所述NIRS检测器的间隔为约15-90mm。
22.对由近红外光发射器发射出的NIR光进行弱化的过滤设备，所述设备包括(a)滤池，所述滤池包括多个可变密度滤光器，可操作地增加对从所述总的未过滤的输出照明发射出的NIR光进行过滤；及(b)选择装置，由此可将一个或多个所述多个可变密度滤光器定位于所发射出的NIR光的光程上。
23.如权利要求22所述的设备，其中所述滤池包括一系列具有过滤位置和非过滤位置的可滑动的滤光器，且其中所述选择装置包括传动装置，所述传动装置可操作地将一个或多个所述多数的可变密度滤光器选择性地滑动至所述过滤位置或所述非过滤位置。
24.如权利要求22或23所述的设备，其中所述多个可变密度滤光器的步进增量选自所述总的未过滤输出照明的1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％和10％。
25.如权利要求24所述的设备，其中所述多个可变密度滤光器的步进增量为所述总未过滤输出照明的6％。
26.如权利要求24所述的设备，其中所述多个可变密度滤光器的步进增量为所述总未过滤输出照明的7％。
27.如权利要求24所述的设备，其中所述多个可变密度滤光器的步进增量为所述总未过滤输出照明的5％。
全文摘要
本发明提供了在具有膀胱的动物中监测膀胱功能的方法，所述方法包括在邻近所述动物膀胱的所述动物皮肤上放置光发射器和光检测器，用所述发射器在所述膀胱发射光并用所述光检测器检测光，以及收集在膀胱具有活性期间代表检测光的数据，从而提供膀胱功能的指征。本发明还提供了用于近红外光谱(NIRS)膀胱监测的光屏蔽设备和过滤设备。
文档编号G01N21/31GK1867294SQ200480030274
公开日2006年11月22日 申请日期2004年10月15日 优先权日2003年10月15日
发明者林恩·斯托瑟斯, 罗伊·E·加尼翁, 安德鲁·J·麦克纳布 申请人:不列颠哥伦比亚大学