BR112018071581B1

BR112018071581B1 - Método e sistema para determinação da saturação relativa e absoluta de oxigênio tecidual

Info

Publication number: BR112018071581B1
Application number: BR112018071581-6A
Authority: BR
Inventors: Kate Leeann Bechtel; Robert Lohman; Risal Djohan; Scott Coleridge
Original assignee: Vioptix, Inc
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2017-04-24
Publication date: 2024-04-16

Abstract

Uma sonda de oxímetro é configurável pelo usuário para estar em um modo de reportar valores absolutos e um modo de reportar valores relativos para valores medidos. Os valores medidos para os modos absoluto e relativo incluem saturação absoluta de oxigênio, saturação relativa de oxigênio, teor absoluto de hemoglobina, teor relativo de hemoglobina, volume absoluto de sangue e volume relativo de sangue. Os modos relativos e modos absolutos para determinar e relatar o teor relativo ou absoluto de hemoglobina ou volume relativo ou absoluto de sangue para pacientes individuais são benéficos ao determinar a eficácia de medicamentos administrados, tal como epinefrina, que afetam o fluxo sanguíneo, mas não a saturação de oxigênio, tal como a pele. A sonda de oxímetro, nestes modos relativos, exibe a eficácia da medicação administrada como valores reportados para o teor relativo de hemoglobina ou queda ou elevação do volume relativo de sangue.

Description

REFERÊNCIA REMISSIVA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] O presente Pedido reivindica o benefício dos seguintes Pedidos de Patentes dos Estados Unidos Nos 62/326.630, 62/326.644 e 62/326.673, depositados em 22 de abril de 2016. Estes Pedidos são incorporados por referência juntamente com todas as outras referências citadas nestes Pedidos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção refere-se, em geral, a sistemas ópticos que monitoram os níveis de oxigênio tecidual. Mais especificamente, a presente invenção refere-se a sondas ópticas, tais como oxímetros, que incluem fontes e detectores sobre cabeças sensoras das sondas ópticas e que usam curvas de refletância simuladas armazenadas localmente para determinar a saturação de oxigênio tecidual.

[003] Oxímetros são dispositivos médicos usados para medir a saturação de oxigênio tecidual em seres humanos e seres vivos para diversas finalidades. Por exemplo, os oxímetros são usados para finalidades médicas e diagnósticas em hospitais e outras instalações médicas (por exemplo, cirurgia, monitoramento de pacientes ou ambulâncias ou outro monitoramento móvel, por exemplo, quanto à hipóxia); esportes e atletismo em um estádio esportivo (por exemplo, monitoramento de atletas profissionais); monitoramento pessoal ou domiciliar de indivíduos (por exemplo, monitoramento geral da saúde ou treinamento de pessoas para uma maratona); e finalidades veterinárias (por exemplo, monitoramento de animais).

[004] Oxímetros de pulso e oxímetros teciduais são dois tipos de oxímetros que operam sob diferentes princípios. Um oxímetro de pulso requer uma pulsação para funcionar. Um oxímetro de pulso mede, tipicamente, a absorbância da luz em virtude do sangue arterial pulsante. Em contraste, um oxímetro tecidual não requer pulsação para funcionar e pode ser usado para fazer medições da saturação de oxigênio de um retalho de tecido que foi desconectado de um suprimento de sangue.

[005] O tecido humano, por exemplo, inclui uma variedade de moléculas que absorvem luz. Tais cromóforos incluem hemoglobina oxigenada, hemoglobina desoxigenada, melanina, água, lipídio e citocromo. A hemoglobina oxigenada, hemoglobina desoxigenada e melanina são os cromóforos mais dominantes no tecido para grande parte da faixa espectral visível e próximo do infravermelho. A absorção de luz difere significativamente para hemoglobinas oxigenadas e desoxigenadas em determinados comprimentos de onda da luz. Os oxímetros teciduais podem medir os níveis de oxigênio tecidual humano ao explorar estas diferenças na absorção de luz.

[006] Apesar do sucesso dos oxímetros existentes, há um desejo contínuo de aprimorar os oxímetros, por exemplo, ao melhorar a precisão das medições; reduzir o tempo de medição; reduzir os custos; reduzir o tamanho, peso ou fator de forma; reduzir o consumo de energia; e por outras razões e qualquer combinação destas medidas.

[007] Em particular, avaliar o estado de oxigenação do paciente, tanto em nível regional quanto local, é importante, pois é um indicador do estado da saúde do tecido local do paciente. Assim, os oxímetros são frequentemente usados em situações clínicas, tais como durante cirurgia e recuperação, onde se pode suspeitar que o estado de oxigenação tecidual do paciente é instável. Por exemplo, durante cirurgia, os oxímetros devem ser capazes de fornecer rapidamente medições precisas da saturação de oxigênio sob uma variedade de condições não ideais. Embora os oxímetros existentes tenham sido suficientes para o monitoramento tecidual pós-operatório, onde a precisão absoluta não é crítica e os dados de tendências são suficientes, a precisão é necessária durante a cirurgia, na qual a checagem pode ser usada para determinar se o tecido pode permanecer viável ou precisa para ser removido.

[008] Portanto, há uma necessidade de sondas de oxímetro tecidual aprimoradas e métodos de fazer medições usando estas sondas.

Breve Sumário da Invenção

[009] Uma sonda de oxímetro usa um número relativamente grande de curvas de refletância simuladas para determinar rapidamente as propriedades ópticas do tecido sob investigação. As propriedades ópticas do tecido permitem a determinação adicional da concentração de hemoglobina oxigenada e hemoglobina desoxigenada do tecido, bem como a saturação de oxigênio tecidual.

[0010] Em uma implementação, a sonda de oxímetro pode medir a saturação de oxigênio sem requerer pulsação ou batimentos cardíacos. Uma sonda de oxímetro da invenção é aplicável a muitas áreas da medicina e cirurgia, incluindo cirurgia plástica. A sonda de oxímetro pode fazer medições da saturação de oxigênio tecidual onde não há pulsação. Tal tecido pode ter sido separado do corpo (por exemplo, um retalho) e será transplantado para outro local do corpo. Aspectos da invenção também podem ser aplicáveis a um oxímetro de pulso. Em contraste com uma sonda de oxímetro, um oxímetro de pulso requer uma pulsação para funcionar. Um oxímetro de pulso mede, tipicamente, a absorção de luz em virtude do sangue arterial pulsante.

[0011] Em uma implementação, os valores relativos da medição de oxigenação, tais como medições da saturação relativa de oxigênio, são determinados e exibidos de modo que os usos da sonda de oxímetro podem determinar a eficácia dos medicamentos administrados que afetam a saturação de oxigênio ao longo do tempo, tal como a epinefrina ou outros medicamentos.

[0012] Em uma implementação, um método inclui contatar uma ponta de sonda com um tecido alvo de um paciente; transmitir uma primeira luz em um primeiro tempo a partir de uma estrutura fonte da sonda de oxímetro para o tecido alvo; detectar a primeira luz refletida que é refletida a partir do tecido alvo através de uma pluralidade de estruturas de detecção da sonda de oxímetro; gerar, através das estruturas de detecção, primeiros dados de refletância para a primeira luz refletida detectada pelas estruturas de detecção; ajustar os dados de refletância a uma pluralidade de curvas de refletância simuladas; determinar uma ou mais das melhores curvas de refletância simuladas a partir de ajuste dos primeiros dados de refletância à pluralidade de curvas de refletância simuladas, onde cada uma das curvas de refletância simuladas está associada a um valor para um coeficiente de absorção; determinar pelo menos um primeiro coeficiente de absorção para um ou mais dos melhores ajustes das curvas de refletância simuladas aos primeiros dados de refletância; determinar um primeiro valor para uma primeira saturação de oxigênio com base no primeiro coeficiente de absorção; e armazenar o primeiro valor para a primeira saturação de oxigênio na memória.

[0013] O método inclui transmitir uma segunda luz em um segundo tempo a partir da estrutura fonte da sonda de oxímetro para o tecido alvo; detectar a segunda luz refletida que é refletida a partir do tecido alvo através da pluralidade de estruturas de detecção da sonda de oxímetro; gerar, através das estruturas de detecção, segundos dados de refletância para a segunda luz refletida detectada pelas estruturas de detecção; ajustar os segundos dados de refletância à pluralidade de curvas de refletância simuladas; determinar uma ou mais das melhores curvas de refletância simuladas a partir de ajuste dos segundos dados de refletância à pluralidade de curvas de refletância simuladas; determinar pelo menos um segundo coeficiente de absorção para um ou mais dos melhores ajustes das curvas de refletância simuladas para os segundos dados de refletância; determinar um segundo valor para uma segunda saturação de oxigênio com base no segundo coeficiente de absorção.

[0014] O método inclui recuperar o primeiro valor a partir da memória; determinar uma diferença percentual entre os primeiro e segundo valores; e exibir a diferença percentual em um monitor da sonda de oxímetro.

[0015] Em uma implementação, um sistema inclui um dispositivo de oxímetro que compreende uma ponta de sonda que compreende estruturas fonte e estruturas de detecção em uma extremidade distal do dispositivo e um monitor proximal à ponta de sonda, onde o dispositivo de oxímetro calcula um primeiro valor de saturação de oxigênio, segundo valor de saturação de oxigênio e o valor de saturação relativa de oxigênio entre os primeiro e segundo valores de saturação de oxigênio e exibe o valor de saturação relativa de oxigênio entre os primeiro e segundo valores de saturação de oxigênio e o dispositivo de oxímetro é especialmente configurado para: em um primeiro período de tempo, transmitir luz a partir de uma fonte de luz de uma sonda de oxímetro para um primeiro tecido a ser medido; receber luz em um detector da sonda de oxímetro que é refletida pelo primeiro tecido em resposta à luz transmitida no primeiro período de tempo; em um segundo período de tempo, transmitir luz a partir da fonte de luz da sonda de oxímetro para um segundo tecido a ser medido, onde o segundo período de tempo é após o primeiro período de tempo; receber luz no detector da sonda de oxímetro que é refletida pelo segundo tecido em resposta à luz transmitida no segundo período de tempo; determinar o primeiro valor de saturação de oxigênio para o primeiro tecido; determinar o segundo valor de saturação de oxigênio para o segundo tecido; calcular um valor de saturação relativa de oxigênio entre os primeiro e segundo valores de saturação de oxigênio; e exibir o valor de saturação relativa de oxigênio no monitor.

[0016] Um sistema inclui uma sonda de oxímetro que compreende: um alojamento portátil; um processador alojado no alojamento portátil; uma memória, alojada no alojamento portátil, eletronicamente acoplada ao processador e que armazena um primeiro código para controlar o processador; um monitor, acessível a partir de um exterior do alojamento portátil, eletronicamente acoplada ao processador; e uma bateria, alojada no alojamento portátil, acoplada a e que fornece energia para o processador, a memória e o monitor.

[0017] O código inclui instrução executável pelo processador para: controlar, em um primeiro tempo, uma estrutura fonte da sonda de oxímetro para emitir a primeira luz no tecido alvo de um paciente; controlar a detecção, por uma pluralidade de estruturas de detecção da sonda de oxímetro, da primeira luz refletida que é refletida a partir do tecido alvo; receber, das estruturas de detecção, os primeiros dados de refletância gerados pelas estruturas de detecção para a primeira luz refletida detectada pelas estruturas de detecção; ajustar os dados de refletância a uma pluralidade de curvas de refletância simuladas; determinar uma ou mais das melhores curvas de refletância simuladas a partir de ajuste dos primeiros dados de refletância à pluralidade de curvas de refletância simuladas, onde cada uma das curvas de refletância simuladas está associada a um valor para um coeficiente de absorção; determinar pelo menos um primeiro coeficiente de absorção para um ou mais dos melhores ajustes das curvas de refletância simuladas aos primeiros dados de refletância; determinar um primeiro valor para uma primeira saturação de oxigênio com base no primeiro coeficiente de absorção; e armazenar o primeiro valor para a primeira saturação de oxigênio na memória.

[0018] O código inclui instrução executável pelo processador para controlar, em um segundo tempo, a estrutura fonte da sonda de oxímetro para emitir uma segunda luz para o tecido alvo; detectar a segunda luz refletida que é refletida a partir do tecido alvo através da pluralidade de estruturas de detecção da sonda de oxímetro; gerar, através das estruturas de detecção, segundo dados de refletância para a segunda luz refletida detectada pelas estruturas de detecção; ajustar os segundos dados de refletância à pluralidade de curvas de refletância simuladas; determinar uma ou mais das melhores curvas de refletância simuladas a partir de ajuste dos segundos dados de refletância à pluralidade de curvas de refletância simuladas; determinar pelo menos um segundo coeficiente de absorção para um ou mais dos melhores ajustes das curvas de refletância simuladas para os segundos dados de refletância; determinar um segundo valor para uma segunda saturação de oxigênio com base no segundo coeficiente de absorção.

[0019] O código inclui instrução executável pelo processador para recuperar o primeiro valor a partir da memória; determinar uma diferença percentual entre os primeiro e segundo valores; e controlar a exibição da diferença percentual em um monitor da sonda de oxímetro.

[0020] Em uma implementação, um método inclui contatar uma ponta de sonda com um tecido alvo de um paciente; transmitir uma primeira luz, em um primeiro tempo, a partir de uma estrutura fonte da sonda de oxímetro para o tecido alvo; detectar a primeira luz refletida que é refletida a partir do tecido alvo através de uma pluralidade de estruturas de detecção da sonda de oxímetro; gerar, através das estruturas de detecção, os primeiros dados de refletância para a primeira luz refletida detectada pelas estruturas de detecção; ajustar os dados de refletância a uma pluralidade de curvas de refletância simuladas; determinar uma ou mais das melhores curvas de refletância simuladas a partir de ajuste dos primeiros dados de refletância à pluralidade de curvas de refletância simuladas, onde cada uma das curvas de refletância simuladas está associada a um valor para um coeficiente de absorção; determinar pelo menos um primeiro coeficiente de absorção para um ou mais dos melhores ajustes das curvas de refletância simuladas aos primeiros dados de refletância; determinar um primeiro valor para uma primeira medição do tecido com base no primeiro coeficiente de absorção; e armazenar o primeiro valor para a medição do tecido na memória.

[0021] O método inclui transmitir uma segunda luz em um segundo tempo a partir da estrutura fonte da sonda de oxímetro para o tecido alvo; detectar a segunda luz refletida que é refletida a partir do tecido alvo através da pluralidade de estruturas de detecção da sonda de oxímetro; gerar, através das estruturas de detecção, segundos dados de refletância para a segunda luz refletida detectada pelas estruturas de detecção; ajustar os segundos dados de refletância à pluralidade de curvas de refletância simuladas; determinar uma ou mais das melhores curvas de refletância simuladas a partir de ajuste dos segundos dados de refletância à pluralidade de curvas de refletância simuladas; determinar pelo menos um segundo coeficiente de absorção para um ou mais dos melhores ajustes das curvas de refletância simuladas para os segundos dados de refletância; e determinar um segundo valor para uma segunda medição do tecido com base no segundo coeficiente de absorção.

[0022] O método inclui recuperar o primeiro valor a partir da memória; determinar uma diferença percentual entre as primeira e segunda medições do tecido; e exibir a diferença percentual entre as primeira e segunda medições do tecido em um monitor da sonda de oxímetro.

[0023] Outros objetos, características e vantagens da presente invenção se tornarão evidentes considerando-se a descrição detalhada a seguir e os desenhos anexos, nos quais as designações de referência similares representam características similares em todas as figuras.

Breve Descrição dos Desenhos

[0024] A Figura 1 mostra uma implementação de uma sonda de oxímetro.

[0025] A Figura 2 mostra uma vista terminal da ponta da sonda em uma implementação.

[0026] A Figura 3 mostra um diagrama de blocos de uma sonda de oxímetro.

[0027] A Figura 4A mostra uma vista superior da sonda de oxímetro em uma implementação onde o monitor é adaptado para exibir um valor para a saturação de oxigênio e um valor para a hemoglobina total.

[0028] A Figura 4B mostra uma vista superior da sonda de oxímetro em uma implementação onde o monitor é adaptado para exibir um valor para a saturação de oxigênio e um valor para o volume de sangue.

[0029] As Figuras 4C-4D mostram vistas superiores da sonda de oxímetro 101 em uma implementação onde o monitor é adaptado para exibir um valor para a saturação relativa de oxigênio entre dois pontos de tempo.

[0030] A Figura 4E mostra uma vista superior da sonda de oxímetro 101 onde o monitor exibe valores para a saturação absoluta de oxigênio e a saturação relativa de oxigênio.

[0031] As Figuras 4F-4G mostram um fluxograma para um método para determinar o valor para a saturação relativa de oxigênio tecidual e exibir o valor no monitor.

[0032] As Figuras 4H-4I mostram vistas superiores da sonda de oxímetro 101 onde o monitor exibe valores para a saturação relativa de oxigênio e setas para indicar ainda aumentos e diminuições na saturação relativa de oxigênio.

[0033] A Figura 4J mostra um fluxograma de um método para determinar o valor da saturação relativa de oxigênio tecidual onde o usuário introduz ou seleciona o primeiro valor para a saturação de oxigênio e a sonda determina o segundo valor posterior para a saturação de oxigênio.

[0034] A Figura 4K mostra um fluxograma de um método para determinar as propriedades ópticas do tecido (por exemplo, tecido real) pela sonda de oxímetro em uma implementação.

[0035] A Figura 5 mostra um fluxograma de um método para determinar as propriedades ópticas do tecido pela sonda de oxímetro em uma implementação.

[0036] A Figura 6 mostra um fluxograma de um método para determinar as propriedades ópticas do tecido pela sonda de oxímetro em uma implementação.

[0037] A Figura 7 mostra um gráfico exemplificativo de uma curva de refletância, a qual pode ser para uma configuração específica de estruturas fonte e estruturas de detecção, tal como a configuração de estruturas fonte e estruturas de detecção da ponta da sonda.

[0038] A Figura 8 mostra um gráfico do coeficiente de absorção μ3 em unidades arbitrárias versus comprimento de onda da luz para hemoglobinas oxigenadas, hemoglobinas desoxigenadas, melanina e água teciduais.

[0039] A Figura 9 mostra uma tabela para um banco de dados para um modelo homogêneo de tecido de curvas de refletância simuladas que é armazenada na memória da sonda de oxímetro em uma implementação.

[0040] A Figura 10 mostra uma tabela para um banco de dados para um modelo em camadas de tecido de curvas de refletância simuladas que é armazenada na memória da sonda de oxímetro em uma implementação.

[0041] As Figuras 11A-11B mostram uma tabela para um banco de dados para um modelo em camadas de tecido onde cada linha no banco de dados é para quatro curvas de refletância simuladas para os quatro comprimentos de onda da luz emitida a partir das estruturas fonte simuladas e detectada pelas estruturas de detecção simuladas.

[0042] As Figuras 12A-12B mostram um fluxograma de um método para determinar as propriedades ópticas do tecido (por exemplo, tecido real) pela sonda de oxímetro, onde a sonda de oxímetro usa dados de refletância e as curvas de refletância simuladas para determinar as propriedades ópticas.

[0043] A Figura 13 mostra um fluxograma de outro método para determinar as propriedades ópticas do tecido pela sonda de oxímetro.

[0044] A Figura 14 mostra um fluxograma de um método para ponderar os dados de refletância gerados através das estruturas de detecção selecionadas.

[0045] A Figura 1 mostra uma imagem de uma sonda de oxímetro 101 em uma implementação. A sonda 101 do oxímetro é configurada para fazer medições de oximetria tecidual, tal como no intraoperatório e no pós-operatório. A sonda de oxímetro 101 pode ser um dispositivo portátil que inclui uma unidade de sonda 105, ponta de sonda 110 (também denominada como cabeça sensora), a qual pode estar posicionada na extremidade de um braço sensor 111. A sonda de oxímetro 101 é configurada para medir a saturação de oxigênio tecidual ao emitir luz, tal como luz próximo do infravermelho, da ponta da sonda 110 para o tecido e coletar a luz refletida a partir do tecido na ponta da sonda.

[0046] A sonda de oxímetro 101 inclui um monitor 115 ou outro dispositivo de notificação que notifica um usuário sobre as medições da saturação de oxigênio feitas pela sonda de oxímetro. Embora a ponta de sonda 110 seja descrita como sendo configurada para uso com a sonda de oxímetro 101, a qual é um dispositivo portátil, a ponta de sonda 110 pode ser usada com outras sondas de oxímetro, tal como uma sonda de oxímetro modular, onde a ponta da sonda está na extremidade de um cabo de dispositivo que se acopla a uma unidade base. O dispositivo de cabo poderia ser um dispositivo descartável que é configurado para uso com um paciente e a unidade base pode ser um dispositivo configurado para uso repetido. Tais sondas de oxímetro modular são bem compreendidas por aqueles versados na técnica e não são descritas mais adiante.

[0047] A Figura 2 mostra uma vista terminal da ponta da sonda 110 em uma implementação. A ponta da sonda 110 está configurada para entrar em contato com o tecido (por exemplo, a pele de um paciente) para o qual uma medição de oximetria tecidual deve ser feita. A ponta de sonda 110 inclui primeira e segunda estruturas fonte 120a e 120b (de modo geral, estruturas fonte 120) e inclui primeira, segunda, terceira, quarta, quinta, sexta, sétima e oitava estruturas de detecção 125a-125h (de modo geral, estruturas de detecção 125). Em implementações alternativas, a sonda de oxímetro inclui mais ou menos estruturas fonte, inclui mais ou menos estruturas de detecção ou ambos.

[0048] Cada estrutura fonte 120 é adaptada para emitir luz (tal como luz infravermelha) e inclui uma ou mais fontes de luz, tais como quatro fontes de luz que geram a luz emitida. Cada fonte de luz pode emitir um ou mais comprimentos de onda de luz. Cada fonte de luz pode incluir um diodo emissor de luz (em inglês, LED), um diodo a laser, um diodo emissor de luz orgânico (em inglês, OLED), um LED de ponto quântico (em inglês, QMLED) ou outros tipos de fontes de luz.

[0049] Cada estrutura fonte pode incluir uma ou mais fibras ópticas que ligam opticamente as fontes de luz a uma face 127 da ponta da sonda. Em uma implementação, cada estrutura fonte inclui quatro LEDs e inclui uma única fibra óptica que une os quatro LEDs à face da ponta da sonda. Em implementações alternativas, cada estrutura fonte inclui mais de uma fibra óptica (por exemplo, quatro fibras ópticas) que acopla opticamente os LEDs à face da ponta da sonda.

[0050] Cada estrutura de detecção inclui um ou mais detectores. Em uma implementação, cada estrutura de detecção inclui um único detector adaptado para detectar a luz emitida a partir das estruturas fonte e refletida do tecido. Os detectores podem ser fotodetectores, fotorresistores ou outros tipos de detectores. As estruturas de detecção estão posicionadas em relação às estruturas fonte, de modo que duas ou mais (por exemplo, oito) distâncias fonte-detector exclusivas são criadas.

[0051] Em uma implementação, as menores distâncias fonte- detector são aproximadamente iguais. Por exemplo, as menores distâncias fonte-detector são aproximadamente iguais entre a estrutura fonte 120a e a estrutura de detecção 125d (S1-D4) e entre a estrutura fonte 120b e estrutura de detecção 125a (S2-D8) são aproximadamente iguais. As próximas distâncias fonte-detector mais longas (por exemplo, maiores do que cada uma de S1-D4 e S2-D8) entre a estrutura fonte 120a e a estrutura de detecção 125e (S1-D5) e entre a estrutura fonte 120b e a estrutura de detecção 125a (S2-D1) são aproximadamente iguais. As próximas distâncias fonte-detector mais longas (por exemplo, maiores do que cada uma de S1-D5 e S2-D1) entre a estrutura fonte 120a e a estrutura de detecção 125c (S1-D3) e entre a estrutura fonte 120b e a estrutura de detecção 125g (S2-D7) são aproximadamente iguais. As próximas distâncias fonte-detector mais longas (por exemplo, maiores do que cada uma de S1-D3 e S2-D7) entre a estrutura fonte 120a e a estrutura de detecção 125f (S1-D6) e entre a estrutura fonte 120b e a estrutura de detecção 125b (S2-D2) são aproximadamente iguais. As próximas distâncias fonte-detector (por exemplo, maiores do que cada uma de S1-D6 e S2-D2) entre a estrutura fonte 120a e a estrutura de detecção 125c (S1-D2) e entre a estrutura fonte 120b e a estrutura de detecção 125f (S2-D6) são aproximadamente iguais. As próximas distâncias fonte-detector mais longas (por exemplo, maiores do que cada uma de S1-D2 e S2-D6) entre a estrutura fonte 120a e a estrutura de detecção 125g (S1-D7) e entre a estrutura fonte 120b e a estrutura de detecção 125c (S2-D3) são aproximadamente iguais. As próximas distâncias fonte-detector mais longas (por exemplo, maiores do que cada uma de S1-D7 e S2-D3) entre a estrutura fonte 120a e a estrutura de detecção 125a (S1-D1) e entre a estrutura fonte 120b e a estrutura de detecção 125e (S2-D5) são aproximadamente iguais. As próximas distâncias entre fonte e detector (por exemplo, maiores do que cada uma de S1-D1 e S2-D5) entre a estrutura fonte 120a e a estrutura de detecção 125h (S1-D8) e entre a estrutura fonte 120b e a estrutura de detecção 125d (S2-D4) são aproximadamente iguais. Em outras implementações, a distância fonte-detector pode ser única ou ter menos de oito distâncias que são aproximadamente iguais.

[0052] A Tabela 1 abaixo mostra as oito distâncias fonte-detector exclusivas de acordo com uma implementação. O aumento entre as distâncias da fonte para o detector mais próximos é de aproximadamente 0,4 milímetros.Tabela 1

[0053] Em uma implementação, para cada comprimento de onda de luz (por exemplo, dois, três, quatro ou mais comprimentos de onda de luz no espectro visível, tal como vermelho, infravermelho ou visível e infravermelho) que a sonda de oxímetro está configurada para emitir, a sonda de oxímetro inclui pelo menos duas distâncias fonte-detector que são menores do que aproximadamente 1,5 milímetros, menores do que aproximadamente 1,6 milímetros, menores do que aproximadamente 1,7 milímetros, menores do que aproximadamente 1,8 milímetros, menores do que aproximadamente 1,9 milímetros ou menores do que 2,0 milímetros e duas distâncias fonte-detector que são maiores do que aproximadamente 2,5 milímetros e menores do que aproximadamente 4 milímetros, menores do que aproximadamente 4,1 milímetros, menores do que aproximadamente 4,2 milímetros, menores do que aproximadamente 4,3 milímetros, menores do que aproximadamente 4,4 milímetros, menores do que aproximadamente 4,5 milímetros, menores do que aproximadamente 4,6 milímetros, menores do que aproximadamente 4,7 milímetros, menores do que aproximadamente 4,8 milímetros, menores do que aproximadamente 4,95 milímetros ou menores do que aproximadamente 5 milímetros.

[0054] Em uma implementação, as estruturas de detecção 125a e 125e estão posicionadas simetricamente em torno de um ponto que está sobre uma linha reta que conecta as fontes 120a e 120b. As estruturas de detecção 125b e 125f estão posicionadas simetricamente em torno do ponto. As estruturas de detecção 125c e 125g estão posicionadas simetricamente em torno do ponto. As estruturas de detecção 125d e 125h estão posicionadas simetricamente em torno do ponto. O ponto pode estar centrado entre as estruturas fonte 120a e 120b na linha de conexão.

[0055] Um gráfico da distância entre a fonte e o detector e a refletância detectada pelas estruturas de detecção 125 pode fornecer uma curva de refletância onde os pontos de dados estão bem espaçados ao longo do eixo x. Estes espaçamentos das distâncias entre as estruturas fonte 120a e 120b e as estruturas de detecção 125 reduzem a redundância de dados e podem levar à geração de curvas de refletância relativamente precisas.

[0056] Em uma implementação, as estruturas fonte e as estruturas de detecção podem estar organizadas em várias posições sobre a superfície da sonda para fornecer as distâncias desejadas (conforme indicado acima). Por exemplo, as duas fontes formam uma linha e haverá um número igual de detectores acima e abaixo desta linha. E a posição de um detector (acima da linha) terá simetria de ponto com outro detector (abaixo da linha) em torno de um ponto selecionado sobre a linha das duas fontes. Como exemplo, o ponto selecionado pode ser o meio entre as duas fontes, mas não necessariamente. Em outras implementações, o posicionamento pode ser organizado com base em um formato, tal como um círculo, uma elipse, um formato ovoide, aleatório, triangular, retangular, quadrado ou outro formato.

[0057] Os Pedidos de Patente a seguir descrevem vários dispositivos de oximetria e operação de oximetria e a discussão nos Pedidos a seguir pode ser combinada com aspectos da invenção descritos no presente Pedido em qualquer combinação. Os Pedidos de Patente a seguir são incorporados por referência, juntamente com todas as referências citadas nestes Pedidos: 14/944.139, depositado em 17 de novembro de 2015, 13/887.130 depositado em 03 de maio de 2013, 15/163.565, depositado em 24 de maio de 2016, 13/887.220, depositado em 3 de maio de 2013, 15/214.355, depositado em 19 de julho de 2016, 13/887.213, depositado em 3 de maio de 2013, 14/977.578, depositado em 21 de dezembro de 2015, 13/887.178, depositado em 7 de junho de 2013, 15/220.354, depositado em 26 de julho de 2016, 13/965.156, depositado em 12 de agosto de 2013, 15/359.570, depositado em 22 de novembro de 2016, 13/877152, depositado em 3 de maio de 2013, 29/561.749, depositado em 16 de abril de 2016, 61/642.389, 61/642.393, 61/642.395, 61/642.399 depositados em 03 de maio de 2012, 61/682.146, depositado em 10 de agosto de 2012, 15/493.132, 15/493.111, 15/493.121 depositado em 20 de abril de 2017, 15/494.444, depositado em 21 de abril de 2017, 15/495.194, 15/495.205 e 15/495.212 depositado em 24 de abril de 2017.

[0058] A Figura 3 mostra um diagrama de blocos da sonda de oxímetro 101 em uma implementação. A sonda de oxímetro 101 inclui um monitor 115, um processador 116, uma memória 117, um alto- falante 118, um ou mais dispositivos de seleção do usuário 119 (por exemplo, um ou mais botões, interruptores, dispositivo de entrada por toque associado ao monitor 115), um conjunto de estruturas fonte 120, um conjunto de estruturas de detecção 125 e uma fonte de energia (por exemplo, uma bateria) 127. Os componentes listados antes podem ser ligados através de um barramento 128, o qual pode ser a arquitetura de barramento do sistema da sonda oxímetro 101. Embora está figura mostre um barramento que se conecta a cada componente, o barramento é ilustrativo de qualquer esquema de interconexão que serve para ligar estes componentes ou outros componentes incluídos na sonda de oxímetro 101. Por exemplo, o alto-falante 118 pode ser conectado a um subsistema através de uma porta ou ter uma conexão interna direta ao processador 116. Além disso, os componentes descritos estão alojados em um alojamento móvel (consulte Figura 1) da sonda de oxímetro 101 em uma implementação.

[0059] O processador 116 pode incluir um microprocessador, um microcontrolador, um processador multicore ou outro tipo de processador. A memória 117 pode incluir uma variedade de memórias, tais como uma memória volátil 117a (por exemplo, uma RAM), uma memória não volátil 117b (por exemplo, um disco ou FLASH). Diferentes implementações da sonda de oxímetro 101 podem incluir qualquer variedade dos componentes listados, em qualquer combinação ou configuração, e podem também incluir outros componentes não mostrados.

[0060] A fonte de energia 127 pode ser uma bateria, tal como uma bateria descartável. As baterias descartáveis são descartadas depois que sua carga armazenada é gasta. Algumas tecnologias de química de baterias descartáveis incluem alcalina, zinco-carbono ou óxido de prata. A bateria tem carga suficiente armazenada para permitir o uso do dispositivo portátil por várias horas. Em uma implementação, a sonda de oxímetro é descartável.

[0061] Em outras implementações, a bateria é recarregável onde a bateria pode ser recarregada várias vezes após a carga armazenada ser gasta. Algumas tecnologias químicas de baterias recarregáveis incluem níquel-cádmio (NiCd), níquel-hidreto de metal (NiMH), íon-lítio (Li-íons) e ar de zinco. A bateria pode ser recarregada, por exemplo, através de um adaptador AC com cabo que se conecta à unidade portátil. O circuito na unidade portátil pode incluir um circuito de recarga (não mostrado). Baterias com química de baterias recarregáveis podem, algumas vezes, ser usadas como baterias descartáveis, onde as baterias não são recarregadas, mas descartadas após o uso.

[0062] As Figuras 4A e 4B mostram as vistas superiores da sonda de oxímetro 101 em uma implementação. A vista de cima mostra o monitor 115 localizado na unidade de sonda 105 em uma porção superior da sonda de oxímetro. O monitor é adaptado para exibir uma ou mais informações sobre a sonda de oxímetro e informações de medição para medições feitas pela sonda.

[0063] Em uma implementação, o monitor é adaptado para exibir um valor para a saturação de oxigênio 200 ("valor de saturação de oxigênio") do tecido que é medida pela sonda de oxímetro. O monitor pode exibir a saturação de oxigênio como um valor percentual, um gráfico de barras com um número de barras, através de uma ou mais cores (por exemplo, se o monitor for um monitor colorido) ou outras informações passíveis de exibição.

[0064] O monitor também pode ser adaptado para exibir um valor 205 para a duração de operação da sonda de oxímetro, por exemplo, desde uma reinicialização. A reinicialização da sonda de oxímetro pode ocorrer quando as baterias na sonda são trocadas, desde uma primeira energização em um conjunto de baterias não usadas anteriormente (baterias novas), desde uma energização a partir de uma queda de energia, desde uma energização de um desligamento (por exemplo, um modo de hibernação) ou outro evento de reinicialização.

[0065] O monitor pode exibir um valor para a hemoglobina total por volume de sangue 225 (Figura 4A) ou exibir um valor para o volume de sangue (por exemplo, porcentagem de sangue por volume de tecido sondado, Figura 4B). A determinação da hemoglobina total e do volume de sangue pela sonda de oxímetro é descrita abaixo. Em uma implementação, o valor exibido para a melanina é um valor (por exemplo, um valor indexado) que representa a concentração de hemoglobina, tal como a concentração de hemoglobina no volume de tecido que está sendo coletado, onde este valor pode ser um valor sem unidade.

[0066] A Figura 4C mostra uma vista superior da sonda de oxímetro 101 em uma implementação onde o monitor é adaptado para exibir um valor para a saturação relativa de oxigênio tecidual. O valor da saturação relativa de oxigênio pode ser exibido como uma diferença percentual para um primeiro valor da saturação de oxigênio determinado para um primeiro tempo e um segundo valor da saturação de oxigênio determinado para um segundo tempo após o primeiro tempo.

[0067] Em uma implementação, a sonda de oxímetro pode exibir outras combinações de informações, tais como valores para StO2 absoluta e StO2 relativa, valores para a hemoglobina total e StO2 relativa, valor para o volume de sangue e a hemoglobina relativa. A Figura 4E mostra uma vista superior da sonda de oxímetro 101 onde o monitor exibe valores para a saturação absoluta de oxigênio e a saturação relativa de oxigênio.

[0068] As Figuras 4F-4G mostram um fluxograma de um método para determinar o valor da saturação relativa de oxigênio tecidual e exibir o valor no monitor. O fluxograma representa uma implementação exemplificativa. Etapas podem ser adicionadas, removidas ou combinadas no fluxograma sem se desviar do escopo da implementação.

[0069] Em 400, um dispositivo de entrada (por exemplo, um botão, tal como o botão 119 ou um segundo botão, da sonda de oxímetro, um interruptor da sonda de oxímetro ou outro dispositivo de entrada) é ativado. O dispositivo de entrada pode ser ativado por um usuário. A ativação do dispositivo de entrada coloca a sonda de oxímetro em um modo de operação "relativo", no qual a sonda de oxímetro pode determinar valores para a saturação relativa de oxigênio tecidual. O botão pode ser ativado ao apertar o botão duas vezes rapidamente (por exemplo, "clicando duas vezes") para colocar a sonda de oxímetro no modo relativo. Uma segunda ativação do dispositivo de entrada (por exemplo, um duplo clique subsequente do botão) ou a ativação de outro dispositivo de entrada (por exemplo, um terceiro botão) coloca o dispositivo do oxímetro de volta em um modo "absoluto", no qual a sonda de oxímetro pode determinar valores para a saturação absoluta de oxigênio para o tecido.

[0070] Em 405, a sonda de oxímetro 101 emite luz (por exemplo, luz próximo do infravermelho) a partir de uma das estruturas fonte para o tecido no primeiro período de tempo. Após a luz emitida refletir a partir do tecido, as estruturas de detecção detectam a luz, etapa 410, e geram dados de refletância para o tecido, etapa 415. As etapas 405, 410 e 415 podem ser repetidas para múltiplos comprimentos de onda de luz e para uma ou mais de outras estruturas fonte, tal como a estrutura fonte 120b.

[0071] Em 420, a sonda de oxímetro ajusta os dados de refletância às curvas de refletância simuladas 315 e determina a curva de refletância simulada à qual os dados de refletância têm o melhor ajuste. O banco de dados que está armazenado na memória e que é ajustado aos dados de refletância pode ser o banco de dados 900, o banco de dados 1000 ou o banco de dados 1100, os quais são descritos abaixo. Posteriormente, a sonda de oxímetro determina as propriedades ópticas (por exemplo, μa e μs para o banco de dados 900 ou o banco de dados 1000 ou um valor para o teor de melanina, um primeiro valor para saturação de oxigênio, volume de sangue e dispersão para o banco de dados 1100) para o tecido com base nas propriedades ópticas da curva de refletância simulada que melhor se ajusta aos dados de refletância, etapa 425. Se a sonda de oxímetro determina μa e μs a partir do banco de dados 900 ou 1000, por exemplo, a sonda de oxímetro pode, posteriormente, determinar o primeiro valor para a saturação de oxigênio usando o coeficiente de absorção (μa). A determinação do valor da saturação de oxigênio de μa é descrita abaixo.

[0072] Na etapa 430, um dispositivo de entrada (por exemplo, qualquer um dos dispositivos de entrada descritos ou outro dispositivo de entrada) da sonda de oxímetro é ativado. A ativação do dispositivo de entrada faz com que o valor de saturação de oxigênio seja armazenado em uma memória (por exemplo, memória 117, uma memória intermediária do processador ou outra memória) da sonda de oxímetro. Um registro da hora para o primeiro valor também pode ser armazenado.

[0073] Em 435, a sonda de oxímetro 101 emite luz (por exemplo, luz próximo do infravermelho) a partir de uma das estruturas fonte para o tecido (pode ser um tecido diferente em um local diferente do paciente, tal como tecido mamário contralateral de duas mamas ou uma única mama) em um segundo período de tempo após o primeiro período de tempo. Após a luz emitida refletir a partir do tecido, as estruturas de detecção detectam a luz, etapa 440, e geram dados de refletância para o tecido, etapa 445. As etapas 435, 440 e 445 podem ser repetidas para múltiplos comprimentos de onda de luz e para uma ou mais de outras estruturas fonte, tal como a estrutura fonte 120b.

[0074] Em 450, a sonda de oxímetro ajusta os dados de refletância às curvas de refletância simuladas 315 e determina a curva de refletância simulada para a qual os dados de refletância têm o melhor ajuste. O banco de dados que está armazenado na memória e que é ajustado aos dados de refletância pode ser o banco de dados 900, o banco de dados 1000 ou o banco de dados 1100, os quais são descritos abaixo. Posteriormente, a sonda de oxímetro determina as propriedades ópticas (por exemplo, μa e μs para o banco de dados 900 ou banco de dados 1000 ou um segundo valor para teor de melanina, um segundo valor para saturação de oxigênio, um segundo valor para o volume de sangue e um segundo valor para dispersão para o banco de dados 1100) para o tecido com base nas propriedades ópticas da curva de refletância simulada que melhor se ajusta aos dados de refletância, etapa 455. Se a sonda de oxímetro determina segundos valores μa e μs a partir do banco de dados 900 ou 1000, por exemplo, a sonda de oxímetro pode determinar o segundo valor da saturação de oxigênio usando o coeficiente de absorção (μa).

[0075] Na etapa 460, o processador calcula uma diferença (por exemplo, uma diferença percentual) entre os primeiro e segundo valores para a saturação de oxigênio (por exemplo, saturação relativa de oxigênio). Na etapa 465, a diferença ou a diferença percentual para o valor de saturação de oxigênio é exibida no monitor. O valor de saturação relativa de oxigênio não está disponível para exibição até depois do segundo período de tempo e após o segundo valor de saturação de oxigênio ter sido determinado. Em uma implementação, o valor de saturação relativa de oxigênio é exibido simbolicamente no monitor, indicando que o segundo valor de saturação de oxigênio está acima (por exemplo, seta para cima), abaixo (por exemplo, seta para baixo) ou igual (por exemplo, exibir um traço ou outro símbolo) ao primeiro valor de saturação de oxigênio. Um valor numérico pode não ser exibido para a saturação de oxigênio quando o indicador simbólico é exibido. O indicador simbólico pode ser exibido quando o valor numérico da saturação de oxigênio for exibido.

[0076] As etapas 435 a 465 podem ser repetidas de maneira contínua para calcular os valores subsequentes (terceiro, quarto, quinto e mais) para a saturação de oxigênio. Assim, a sonda de oxímetro determina e exibe a alteração contínua na saturação de oxigênio nos últimos tempos em relação ao valor da saturação de oxigênio no primeiro tempo. A entrada e saída do modo relativo podem redefinir o primeiro valor da saturação de oxigênio.

[0077] As etapas do método mostrado nas Figuras 4F-4G podem ser repetidas para uma série de medições do tecido, tal como uma primeira medição do tecido em um primeiro tempo, uma segunda medição do tecido em um segundo tempo (após o primeiro período de tempo), uma terceira medição do tecido em um terceiro tempo (após o segundo período de tempo) ou mais medições do tecido em tempos posteriores. Os valores de saturação relativa de oxigênio calculados e exibidos podem ser para as primeira e segunda medições do tecido (por exemplo, primeira saturação relativa de oxigênio), as segunda e terceira medições do tecido (por exemplo, segunda saturação relativa de oxigênio) ou as primeira e terceira medições do tecido (por exemplo, terceira saturação relativa de oxigênio). As primeira, segunda e terceira medições do tecido podem ser para a mesma localização tecidual, duas localizações teciduais diferentes ou três localizações teciduais diferentes. A exibição dos primeiro, segundo ou terceiro valores de saturação relativa de oxigênio (por exemplo, primeiro, segundo e terceiro modos de operação) pode ser selecionada por um usuário por meio de uma entrada de usuário (por exemplo, botão 119, tela sensível ao toque ou outros).

[0078] Dois ou mais dos três modos de operação podem ser operados simultaneamente, de modo que os primeiros e segundos valores de saturação relativa de oxigênio sejam exibidos ao mesmo tempo (por exemplo, sem o terceiro valor de saturação relativa de oxigênio exibido), os segundo e terceiro valores de saturação relativa de oxigênio sejam exibidos ao mesmo tempo (por exemplo, sem o primeiro valor de saturação relativa de oxigênio) e os primeiro e terceiro valores de saturação relativa de oxigênio sejam exibidos (por exemplo, sem o segundo valor de saturação relativa de oxigênio) ao mesmo tempo.

[0079] Em uma implementação, a sonda de oxímetro é adaptada para fornecer uma notificação se a diferença percentual para o valor de saturação de oxigênio (por exemplo, os valores de saturação relativa de oxigênio) for maior ou menor do que uma quantidade limítrofe ou se o valor de saturação absoluta de oxigênio for maior ou menor do que o valor limítrofe. A quantidade limítrofe pode ser uma quantidade inserida na ponta da sonda de oxímetro por um usuário, selecionada a partir de uma quantidade exibida no monitor ou conectada por fio ou sem fio na ponta da sonda de oxímetro. A quantidade pode ser o valor inserido na etapa 470 da Figura 4J. Se a diferença percentual estiver acima ou abaixo do valor limítrofe, o valor de saturação de oxigênio exibido pode ser exibido com um ou mais indicadores adicionais, tais como uma seta para cima, uma seta para baixo, exibição intermitente, valor exibido colorido (por exemplo, vermelho ou verde), um LED vermelho aceso, um LED verde aceso, um conjunto vermelho de pixels acesos no monitor (por exemplo, vermelho ou verde) ou outro indicador. A sonda de oxímetro pode emitir um ou mais sons (por exemplo, tons ou cliques) ou pode fornecer feedback tátil (por exemplo, vibrações) se o valor percentual da saturação de oxigênio estiver acima ou abaixo do limite. Em algumas implementações, uma ou mais destas notificações adicionais são exibidas se a diferença percentual estiver abaixo do valor limítrofe (por exemplo, queda de saturação de oxigênio), mas não acima do valor limítrofe (por exemplo, aumento da saturação de oxigênio).

[0080] A sonda de oxímetro pode ser adaptada para exibir a diferença percentual para o valor de saturação de oxigênio se a diferença percentual para a saturação de oxigênio (por exemplo, saturação relativa de oxigênio) ou se o valor absoluto para a saturação de oxigênio for maior ou menor do que a quantidade limítrofe acima ou abaixo do valor limítrofe por um valor absoluto (por exemplo, limite mais um valor de desvio e limite menos o valor de desvio). Os desvios para cima e para baixo do valor limítrofe podem ser iguais ou desiguais, tais como: o valor limítrofe mais 2 por cento do valor limítrofe e o valor limítrofe menos 2 por cento do valor limítrofe; o valor limítrofe mais 5 por cento do valor limítrofe e o valor limítrofe menos 5 por cento do valor limítrofe; o valor limítrofe mais 1 por cento do valor limítrofe e o valor limítrofe menos 5 por cento do valor limítrofe; o valor limítrofe mais 5 por cento do valor limítrofe e o valor limítrofe menos 2 por cento do valor limítrofe; ou outros valores. As porcentagens absolutas maior e menor para cima e para baixo do valor limítrofe podem ser inseridas na sonda de oxímetro por um usuário, selecionadas a partir de uma quantidade exibida no monitor ou conectadas por fio ou sem fio na sonda de oxímetro. Se a diferença percentual estiver acima ou abaixo do valor limítrofe mais ou menos os desvios absolutos, o valor de saturação de oxigênio exibido pode ser exibido com um ou mais indicadores adicionais, tais como uma seta para cima, uma seta para baixo, exibição intermitente, valor exibido colorido (por exemplo, vermelho ou verde), um LED vermelho aceso, um LED verde aceso, um conjunto vermelho de pixels acesos no monitor (por exemplo, vermelho ou verde) ou outro indicador. A sonda de oxímetro pode emitir um ou mais sons (por exemplo, tons ou cliques) ou pode fornecer feedback tátil (por exemplo, vibrações) se o valor percentual da saturação de oxigênio estiver acima ou abaixo do limite. Em algumas implementações, uma ou mais destas notificações adicionais são exibidas se a diferença percentual estiver abaixo do valor limítrofe (por exemplo, queda de saturação de oxigênio), mas não acima do valor limítrofe (por exemplo, aumento da saturação de oxigênio). Em algumas implementações, uma ou mais destas notificações adicionais são exibidas se a diferença percentual estiver abaixo do valor limítrofe (por exemplo, queda de saturação de oxigênio), mas não acima do valor limítrofe (por exemplo, aumento da saturação de oxigênio).

[0081] Em uma implementação, a sonda de oxímetro é adaptada para exibir a diferença entre os primeiro e segundo valores para a saturação de oxigênio, em vez da diferença percentual entre os primeiro e segundo valores para a saturação de oxigênio. A sonda de oxímetro pode exibir a diferença percentual ou a diferença calculada com um ou mais de uma variedade de indicadores que indicam que a saturação relativa de oxigênio aumentou ou diminuiu. Por exemplo, um valor diminuído da saturação relativa de oxigênio pode ser exibido com uma seta para baixo (Figura 4H), com um indicador colorido (por exemplo, um ponto vermelho no monitor ou um elemento vermelho iluminado, tal como um LED vermelho na unidade de sonda 105). Por exemplo, um valor aumentado da saturação relativa de oxigênio pode ser exibido com uma seta para cima (Figura 41), com um indicador colorido (por exemplo, ponto verde no monitor ou um elemento de iluminação verde iluminado, tal como um LED verde na unidade de sonda 105). O valor para a saturação relativa de oxigênio pode ser exibido em uma primeira cor (por exemplo, vermelho) se o valor diminuir e uma segunda cor (por exemplo, verde) se o valor aumentar. A sonda de oxímetro pode exibir o valor da diferença percentual ou a diferença calculada piscando, por exemplo, se os valores diminuírem. A sonda de oxímetro pode ser adaptada para emitir um ou mais ruídos, por exemplo, se estes valores diminuírem. A sonda de oxímetro pode ser adaptada para fornecer feedback tátil (por exemplo, uma vibração) se estes valores diminuírem. Cada um destes indicadores adicionais (por exemplo, setas, luz emitida, exibição intermitente, valores exibidos com cores, som, feedback tátil ou outros indicadores) pode ser emitido se a saturação relativa de oxigênio diminui abaixo do valor limítrofe mínimo, aumenta acima do valor limítrofe máximo ou ambos.

[0082] O modo relativo de operação pode ser útil para vários procedimentos médicos onde o conhecimento das alterações relativas no valor da saturação de oxigênio (valor de saturação relativa de oxigênio) é útil para determinar se um procedimento médico pode ser iniciado, prosseguir ou deve ser interrompido. Por exemplo, quando se deseja um fluxo sanguíneo reduzido no tecido, pode ser administrada ao paciente uma injeção de epinefrina ou outra medicação (por exemplo, pode ser administrada localmente a tecido) para reduzir o fluxo sanguíneo no tecido. Um valor de referência para o teor de hemoglobina ou volume de sangue do tecido pode ser determinado (por exemplo, nas etapas 405-425, ao determinar um primeiro valor do teor de hemoglobina ou volume de sangue, por exemplo, usando o banco de dados 1100 descrito abaixo) antes de administrar a epinefrina ou um tempo relativamente curto após administração da medicação.

[0083] Posteriormente, com base na exibição contínua dos valores relativos atualizados de hemoglobina ou volume de sangue (por exemplo, nas etapas 435-425, ao determinar um segundo valor do teor de hemoglobina ou volume de sangue, por exemplo, usando o banco de dados 1100), um profissional pode determinar se a administração de epinefrina foi bem-sucedida na redução do fluxo sanguíneo, se mais adrenalina precisa ser administrada ao paciente para reduzir ainda mais o fluxo de sangue no tecido ou se um procedimento deve ser interrompido. Isto é, uma vez que a sonda de oxímetro exibe os valores relativos atualizados de hemoglobina ou volume de sangue, o profissional pode "observar" o efeito da medicação sobre o tecido.

[0084] A Figura 4J mostra um fluxograma de um método para determinar o valor da saturação relativa de oxigênio tecidual e exibir o valor no monitor. O fluxograma representa uma implementação exemplificativa. Etapas podem ser adicionadas, removidas ou combinadas no fluxograma sem se desviar do escopo da implementação.

[0085] Em 470, a sonda de oxímetro recebe o primeiro valor para a saturação de oxigênio através de uma entrada, tal como uma entrada do usuário ou uma entrada de outro dispositivo. A entrada do usuário pode ser inserida ao apertar um ou mais vezes o botão ou outro dispositivo de entrada, tal como uma tela sensível ao toque. O primeiro valor da saturação de oxigênio também pode ser inserido na sonda de oxímetro através de uma conexão com fio ou sem fio com a sonda. Em algumas implementações, a sonda de oxímetro pode exibir um intervalo de primeiros valores para a saturação de oxigênio que um usuário pode escolher, por exemplo, ao apertar um botão ou outra entrada.

[0086] Em 471, a sonda 101 do oxímetro emite luz (por exemplo, luz próximo do infravermelho) a partir de uma das estruturas fonte para o tecido. Após a luz emitida refletir a partir do tecido, as estruturas de detecção detectam a luz, etapa 472, e geram dados de refletância para o tecido, etapa 473. As etapas 471, 472 e 473 podem ser repetidas para múltiplos comprimentos de onda de luz e para uma ou mais outras estruturas fonte, tal como a estrutura fonte 120b.

[0087] Em 474, a sonda de oxímetro ajusta os dados de refletância às curvas de refletância simuladas 315 e determina a curva de refletância simulada à qual os dados de refletância têm o melhor ajuste. O banco de dados que está armazenado na memória e que é ajustado aos dados de refletância pode ser o banco de dados 900, o banco de dados 1000 ou o banco de dados 1100, os quais são descritos abaixo. Posteriormente, a sonda de oxímetro determina as propriedades ópticas (por exemplo, μa e μs a partir do banco de dados 900 ou banco de dados 1000 ou um segundo valor para teor de melanina, um segundo valor para saturação de oxigênio, um segundo valor para o volume de sangue e um segundo valor para dispersão para o banco de dados 1100) para o tecido com base nas propriedades ópticas da curva de refletância simulada que melhor se ajusta aos dados de refletância, etapa 475. Se a sonda de oxímetro determinar os segundos valores μa e μs para o banco de dados 900 ou 1000, por exemplo, a sonda de oxímetro pode determinar o segundo valor da saturação de oxigênio usando o coeficiente de absorção (μa).

[0088] Na etapa 476, o processador calcula uma diferença (por exemplo, uma diferença percentual) entre os primeiro e segundo valores para a saturação de oxigênio. Na etapa 477, a diferença percentual para o valor de saturação de oxigênio é mostrada no monitor.

[0089] As etapas 471 a 477 podem ser repetidas de maneira contínua para calcular valores subsequentes (terceiro, quarto, quinto e mais) para a saturação de oxigênio. Assim, a sonda de oxímetro determina e exibe a alteração contínua na saturação de oxigênio nos últimos tempos em relação ao valor da saturação de oxigênio no primeiro tempo. A entrada e saída do modo relativo podem redefinir o primeiro valor da saturação de oxigênio.

Análise Tecidual

[0090] A Figura 4K mostra um fluxograma de um método para determinar as propriedades ópticas do tecido (por exemplo, tecido real) pela sonda de oxímetro 101 em uma implementação. A sonda de oxímetro usa o teor de melanina determinado para o tecido para corrigir vários parâmetros teciduais que são medidos pela sonda de oxímetro. O fluxograma representa uma implementação exemplificativa. Etapas podem ser adicionadas, removidas ou combinadas no fluxograma sem se desviar do escopo da implementação.

[0091] Em 480, um leitor de melanina é opticamente acoplado (por exemplo, contata) ao tecido. Os leitores de melanina são dispositivos optoeletrônicos que são adaptados para a emissão de luz, etapa 482, no tecido e detecção de luz, etapa 484, após ter sido transmitida através do tecido ou refletida a partir do tecido. A luz detectada pelo leitor de melanina é convertida em sinais elétricos, etapa 486, os quais são usados pelo dispositivo para determinar o teor de melanina no tecido, etapa 488. O leitor de melanina pode produzir um valor para o teor de melanina, etapa 490, em um monitor do leitor ou através de uma saída com ou sem fio.

[0092] Em uma implementação, em 492, informações (por exemplo, um valor numérico) sobre o teor de melanina são inseridas na sonda de oxímetro 101. As informações podem ser inseridas na sonda de oxímetro através de um usuário (por exemplo, um usuário humano) ou via uma comunicação com ou sem fio entre o leitor de melanina e a sonda de oxímetro.

[0093] Em uma primeira implementação, em 494, a sonda de oxímetro usa as informações para o teor de melanina para ajustar um ou mais valores medidos gerados pela sonda. Em uma implementação, a sonda de oxímetro determina um valor para a saturação de oxigênio tecidual. A sonda de oxímetro, posteriormente, ajusta o valor da saturação de oxigênio usando a informação para o teor de melanina. A sonda de oxímetro pode ajustar o valor da saturação de oxigênio através de uma ou mais operações aritméticas, funções matemáticas ou ambos. Por exemplo, as informações para o teor de melanina podem ser usadas como um desvio (por exemplo, desvio aditivo), um fator de escala, ou ambos, para ajustar o valor da saturação de oxigênio.

[0094] Em uma implementação alternativa, em 494, a sonda de oxímetro determina o coeficiente de absorção μa (mua), o coeficiente de dispersão reduzido μs' (mus linha), ou ambos para o tecido para vários comprimentos de onda de luz (por exemplo, quatro comprimentos de onda de luz) emitidos e detectados pela sonda de oxímetro. Posteriormente, a sonda de oxímetro ajusta os valores de absorção determinados (μa) para cada comprimento de onda de luz usando as informações sobre o teor de melanina. A sonda de oxímetro pode ajustar os valores de coeficiente de absorção (μa) através de uma ou mais operações aritméticas, funções matemáticas ou ambos. Por exemplo, as informações para o teor de melanina podem ser usadas como um desvio (por exemplo, deslocamento aditivo), um fator de escala, ou ambos, para ajustar os valores de absorção (μa). Posteriormente, a sonda de oxímetro usa os valores de absorção (μa) para determinar um valor para a saturação de oxigênio para o tecido. A determinação da absorção (μa) e redução da dispersão (μs') são descritos abaixo.

[0095] Em outra implementação, em 494, a sonda de oxímetro aplica uma ou mais funções de correção da melanina aos dados de refletância gerados pelas estruturas de detecção. As funções de correção da melanina são com base nas informações sobre o teor de melanina. Os dados de refletância podem ser dados de refletância analógicos gerados pelas estruturas de detecção antes de serem digitalizados por um ou mais componentes eletrônicos da sonda de oxímetro ou os dados de refletância podem ser dados de refletância digitalizados. As funções de correção de melanina podem ser aplicadas aos dados de refletância analógica ou aos dados de refletância digitalizados. A função de correção de melanina inclui uma ou mais operações matemáticas que são aplicadas aos dados de refletância. Os fatores de escala são determinados pela sonda de oxímetro com base nas informações sobre o teor de melanina que são inseridas na sonda de oxímetro. Os dados de refletância podem ser ajustados para o teor de melanina para cada comprimento de onda da luz emitida pela sonda de oxímetro.

[0096] Em uma implementação, a função de correção de melanina pode ser uma função combinada (por exemplo, que tem fatores de escala) a qual é combinada com uma ou mais funções de calibração (por exemplo, que tem fatores de escala). A função de calibração pode incluir fatores de escala para corrigir as respostas do detector com base em vários fatores, tais como diferenças que ocorrem como um resultado da fabricação, que ocorrem como um resultado da variação de temperatura das estruturas de detecção ou outras considerações. Depois que os dados de refletância são ajustados pela sonda de oxímetro, a sonda pode, então, determinar a saturação de oxigênio sanguínea no tecido a ser medido.

[0097] A Figura 5 mostra um fluxograma de um método para determinar as propriedades ópticas do tecido pela sonda de oxímetro 101 em uma implementação. A sonda de oxímetro usa informações sobre o teor de melanina para o tecido para corrigir vários parâmetros do tecido medidos pela sonda de oxímetro. O fluxograma representa uma implementação exemplificativa. Etapas podem ser adicionadas, removidas ou combinadas no fluxograma sem se desviar do escopo da implementação.

[0098] Em 500, a cor do tecido é comparada com duas ou mais amostras de cores de várias amostras de cores (algumas vezes denominadas " color swatches") para determinar se a cor de uma das amostras de cor corresponde aproximadamente à cor do tecido. Cada amostra de cor usada para a comparação de cores está associada a um valor de teor de melanina. Informações (por exemplo, um valor numérico) que identificam o teor de melanina para a amostra de cor podem estar localizadas na amostra de cores.

[0099] A comparação entre a cor do tecido e a cor das amostras de cores pode ser realizada por uma ferramenta de comparação de cores, tais como uma ou mais das ferramentas de comparação de cores da X- Rite, Incorporated of Grand Rapids Michigan. Em uma implementação, a comparação pode ser realizada visualmente por um ser humano, tal como o paciente ou um médico. Em uma implementação, a sonda de oxímetro é adaptada para determinar um valor para o teor de melanina tecidual, o qual pode ser exibido no monitor da sonda. Uma implementação da sonda de oxímetro é adaptada para emitir um ou mais comprimentos de onda de luz, tal como luz visível ou IV, para determinar o teor de melanina tecidual.

[00100] Em 505, após a comparação, o valor do teor de melanina tecidual é determinado com base na comparação.

[00101] Em uma implementação alternativa, o valor para o teor de melanina é determinado a partir de uma estimativa do teor com base em uma faixa finita de valores de teor de melanina. O número de valores em uma faixa para o teor de melanina pode incluir dois ou mais valores. Por exemplo, o número de valores em uma faixa de teor de melanina pode ser 2 (por exemplo, 1 para tecido leve e 2 para tecido escuro), 3 (por exemplo, 1 para claro, 2 para médio e 3 para escuro), 4, 5, 6, 7 8, 9, 10 ou mais. Uma estimativa do valor do teor de melanina pode ser fornecida pelo paciente ou por um provedor de serviços médicos.

[00102] Em 510, as informações sobre o teor de melanina podem ser inseridas na sonda de oxímetro. A etapa 510 pode ser omitida em um método em que a sonda de oxímetro determina o valor do teor de melanina. O botão 119 pode ser ativado em um número de vezes predeterminado para colocar a sonda do oxímetro em um modo de introdução de dados, no qual a informação para o teor de melanina pode ser introduzida. As informações para o teor de melanina podem, posteriormente, ser inseridas na sonda por meio de ativação adicional do botão, através de uma comunicação com fio com a sonda, através de uma comunicação sem fio com a sonda, através do monitor se o monitor for uma interface de toque, através de uma interface sonora (por exemplo, um microfone e um software de reconhecimento de voz na sonda) ou através de outras técnicas de entrada.

[00103] Em 515, a sonda de oxímetro é adaptada para usar as informações sobre o teor de melanina para ajustar uma ou mais medições ou cálculos realizados pela sonda de oxímetro. Por exemplo, a sonda de oxímetro pode usar as informações para ajustar o valor de saturação de oxigênio para o tecido, ajustar a absorção (μa), ajustar a dispersão reduzida (μs'), ajustar valores gerados pelo(s) detector(es) ou um ou mais de uma combinação destes ajustes. Cada um destes ajustes é descrito mais acima em relação à etapa 435.

[00104] A Figura 6 mostra um fluxograma de um método para determinar as propriedades ópticas do tecido pela sonda de oxímetro 101 em uma implementação. A sonda de oxímetro usa o teor de melanina tecidual determinado para corrigir vários parâmetros teciduais que são medidos pela sonda. O fluxograma representa uma implementação exemplificativa. Etapas podem ser adicionadas, removidas ou combinadas no fluxograma sem se desviar do escopo da implementação.

[00105] Em 600, uma ou mais medições contralaterais do tecido são feitas com a sonda de oxímetro. As medições contralaterais são feitas usando a sonda oxímetro em uma porção de tecido saudável (por exemplo, tecido mamário saudável) antes que uma medição seja feita usando a sonda oxímetro no tecido alvo a ser medido (por exemplo, tecido mamário para o qual a saúde do tecido se quer determinar). As medições contralaterais do tecido podem ser feitas para cada comprimento de onda da luz emitida pela sonda de oxímetro.

[00106] Em 605, os dados de refletância gerados pelas estruturas de detecção são digitalizados pelos elementos eletrônicos da sonda de oxímetro e são armazenados na memória. Os dados de refletância fornecem uma base de comparação para subsequente medição do tecido. Por exemplo, as medições contralaterais fornecem medições de linha de base do teor de melanina tecidual contralateral, onde as medições de linha de base podem ser usadas pelo processador para corrigir as várias medições feitas na sonda de oxímetro.

[00107] Em 610, as medições de oximetria do tecido alvo a ser medido são feitas pela sonda de oxímetro.

[00108] Em 615, em uma implementação, o processador gera valores de saturação de oxigênio para o tecido alvo usando as medições de oximetria. Posteriormente, o processador recupera os dados de refletância armazenados em 605 para o tecido contralateral e usa os valores recuperados para ajustar os valores de saturação de oxigênio. Isto é, o processador usa a medição de linha de base para o teor de melanina tecidual dos tecidos contralaterais saudáveis para ajustar os valores de saturação de oxigênio tecidual alvo.

[00109] Em 615, em uma implementação alternativa, o processador determina a absorção μa, o coeficiente de dispersão reduzido μs', ou ambos, das medições de oximetria do tecido alvo. Posteriormente, o processador recupera os dados de refletância armazenados em 605 para o tecido contralateral e usa os valores recuperados para ajustar μa ' e μ s, ou ambos. O processador, então, usa o valor μa ajustado para calcular os valores para hemoglobina oxigenada, hemoglobina desoxigenada ou outros valores para o tecido alvo. Isto é, o processador usa a medição de linha de base para o teor de melanina do tecido saudável contralateral para ajustar μa para o tecido alvo.

[00110] Em 615, em uma outra implementação alternativa, o processador recupera os dados de refletância armazenados em 605 para o tecido contralateral e usa os valores recuperados para ajustar os dados de refletância gerados pelas estruturas de detecção para o tecido alvo. Os ajustes aplicados pelo processador aos dados de refletância podem ser simples desvios (por exemplo, desvios de adição), fatores de escala (por exemplo, desvios de multiplicação), correções funcionais, outras correções ou qualquer um destes ajustes em qualquer combinação. Isto é, o processador ajusta os valores gerados pelas estruturas de detecção usando a medição de linha de base para o teor de melanina para o tecido saudável para ajustar os dados de refletância para o tecido alvo.

Curvas de Refletância Simuladas Armazenadas

[00111] De acordo com uma implementação, a memória 117 armazena uma série de curvas de refletância simuladas por MonteCarlo 315 ("curvas de refletância simuladas"), as quais podem ser geradas por um computador para subsequente armazenamento na memória. Cada uma das curvas de refletância simuladas 315 representa uma simulação de luz (por exemplo, luz próximo do infravermelho) emitida a partir de uma ou mais estruturas fonte simuladas em tecido simulado e refletida a partir do tecido simulado em uma ou mais estruturas de detecção simuladas. Curvas de refletância simuladas 315 são para uma configuração específica de estruturas fonte simuladas e estruturas de detecção simuladas, tal como a configuração das estruturas fonte 120a-120b e estruturas de detecção 125a-125h da ponta da sonda 110 que têm o espaçamento fonte-detector descrito acima em relação à Figura 2.

[00112] Portanto, as curvas de refletância simuladas 315 modela a luz emitida a partir das estruturas fonte e são coletadas pelas estruturas de detecção da sonda de oxímetro 101. Além disso, cada uma das curvas de refletância simuladas 315 representa uma condição de tecido real única, tais como valores de absorção tecidual e valores de dispersão tecidual específicos que se relacionam com concentrações particulares de cromóforos teciduais e concentrações particulares de difusores teciduais. Por exemplo, as curvas de refletância simuladas podem ser geradas para tecido simulado com vários teores de melanina, várias concentrações de hemoglobina oxigenada, várias concentrações de hemoglobina desoxigenada, várias concentrações de água, um valor estático para as concentrações de água, várias concentrações de gordura, um valor estático para a concentração de gordura ou vários valores de absorção (μa) e valores de dispersão reduzida (μs').

[00113] O número de curvas de refletância simuladas armazenadas na memória 117 pode ser relativamente grande e pode representar quase todas, se não todas, as combinações práticas de propriedades ópticas e propriedades teciduais que podem estar presentes em tecidos reais que são analisados quanto à viabilidade pelo oxímetro. Embora a memória 117 seja descrita como armazenando curvas de refletância simuladas por Monte Carlo, a memória 117 pode armazenar curvas de refletância simuladas geradas por métodos diferentes dos métodos de Monte-Carlo, tal como usando uma aproximação por difusão.

[00114] A Figura 7 mostra um gráfico exemplificativo de uma curva de refletância, a qual pode ser para uma configuração específica de estruturas fonte 120 e estruturas de detecção 125, tal como a configuração de estruturas fonte e estruturas de detecção da ponta da sonda 110. O eixo horizontal do gráfico representa as distâncias entre as estruturas fonte 120 e as estruturas de detecção 125 (isto é, distâncias fonte-detector). Se as distâncias entre as estruturas fonte 120 e as estruturas de detecção 125 forem apropriadamente escolhidas e a curva de refletância simulada for uma simulação para estruturas fonte 120 e estruturas de detecção 125, então, os espaçamentos laterais entre os pontos de dados na curva de refletância simulada serão relativamente uniformes. Tais espaçamentos uniformes podem ser vistos na curva de refletância simulada na Figura 7.O eixo vertical do gráfico representa a refletância simulada da luz que reflete a partir do tecido e é detectada pelas estruturas de detecção 125. Conforme mostrado pela curva de refletância simulada, a luz refletida que atinge as estruturas de detecção 125 varia com a distância entre as estruturas fonte e as estruturas de detecção, com a luz refletida detectada nas menores distâncias fonte-para-detectores maior do que a luz refletida detectada nas maiores distâncias fonte-para-detectores.

[00115] A Figura 8 mostra um gráfico do coeficiente de absorção μa em função do comprimento de onda da luz para alguns cromóforos teciduais significativos: sangue que contém hemoglobina oxigenada, sangue que contém hemoglobina desoxigenada, melanina e água. Em uma implementação, as simulações de Monte-Carlo usadas para gerar a curva de refletância simulada são funções de um ou mais cromóforos selecionados que podem estar presentes no tecido. Os cromóforos podem incluir melanina, hemoglobina oxigenada, hemoglobina desoxigenada, água, lipídio, citocromo ou outros cromóforos, em qualquer combinação. Hemoglobinas oxigenadas, hemoglobinas desoxigenadas e melanina são os cromóforos mais dominantes no tecido para grande parte da faixa espectral visível e próximo do infravermelho.

[00116] Em uma implementação, a memória 117 armazena um número selecionado de pontos de dados para cada uma das curvas de refletância simuladas 315 e pode não armazenar a totalidade das curvas de refletância simuladas. O número de pontos de dados armazenados para cada uma das curvas de refletância simuladas 315 pode coincidir com o número de pares de fonte-detector. Por exemplo, se a ponta da sonda 110 incluir duas estruturas fonte 120a-120b e incluir oito estruturas de detecção 125a-125h, então, a sonda de oxímetro 101 inclui dezesseis pares de fonte-detector e a memória 117 pode armazenar dezesseis pontos de dados selecionados para cada uma das curvas de refletância simuladas para cada comprimento de onda de luz emitida pela estrutura fonte 120a ou estrutura fonte 120b. Em uma implementação, os pontos de dados armazenados são para as distâncias específicas entre a fonte e os detectores da ponta da sonda 110, tais como aqueles mostrados na Tabela 1.

[00117] Assim, o banco de dados de curva de refletância simulado armazenado na memória 117 pode ser dimensionado em 16 x 5850, onde dezesseis pontos são armazenados por curva que pode ser gerada e emitida por cada estrutura fonte 120 e medida por cada estrutura de detecção 125, onde há uma total de 5850 curvas abrangendo as faixas de propriedades ópticas. Alternativamente, o banco de dados de curva de refletância simulado armazenado na memória 117 pode ser dimensionado em 16 x 4 x 5850, onde dezesseis pontos são armazenados por curva para quatro diferentes comprimentos de onda que podem ser gerados e emitidos por cada estrutura fonte e onde há um total de 5850 curvas abrangendo as faixas de propriedades ópticas. As 5850 curvas originam, por exemplo, uma matriz de 39 valores de coeficientes de dispersão μs' e 150 valores de coeficientes de absorção μa. Em outras implementações, mais ou menos curvas de refletância simuladas são armazenadas na memória. Por exemplo, o número de curvas de refletância simuladas armazenadas na memória pode variar entre cerca de 100 curvas, cerca de 250.000 curvas e cerca de 400.000 curvas, ou mais.

[00118] Os valores do coeficiente de dispersão reduzida μs' podem variar a partir de 5:5:24 por centímetro. Os valores de μa podem variar a partir de 0,01:0,01:1,5 por centímetro. Será entendido que as faixas descritas acima são faixas exemplificativas e os números de pares de fonte-detectores, o número de comprimentos de onda gerados e emitidos por cada estrutura fonte e o número de curvas de refletância simuladas podem ser menores ou maiores.

[00119] A Figura 9 mostra um banco de dados 900 de curvas de refletância simuladas 315 que são armazenadas na memória da sonda de oxímetro em uma implementação. O banco de dados é para um modelo homogêneo de tecido. Cada linha no banco de dados representa uma curva de refletância simulada gerada a partir de uma simulação de Monte-Carlo para luz simulada emitida em tecido simulado a partir de duas estruturas fonte simuladas (por exemplo, estruturas fonte 120a-120b) e detectada por oito estruturas de detecção simuladas 125a-125h) após a reflexão a partir do tecido simulado. As simulações de Monte-Carlo usadas para gerar as curvas de refletância simuladas para os bancos de dados são para um modelo tecidual homogêneo. O tecido simulado para o modelo tecidual homogêneo tem propriedades ópticas homogêneas a partir da superfície do tecido através da epiderme, da derme e do tecido subcutâneo. Isto é, as propriedades ópticas da epiderme, derme e tecido subcutâneo são as mesmas para as simulações de Monte-Carlo. No banco de dados, cada uma das curvas de refletância simuladas está associada a um valor de absorção (μa) e um valor para dispersão reduzida (μs')- Cada uma das curvas de refletância simuladas no banco de dados pode ser associada a valores para outros cromóforos.

[00120] O banco de dados de curvas de refletância simuladas pode incluir valores reais (por exemplo, valores de ponto flutuante) para refletâncias simuladas ou pode incluir valores indexados (por exemplo, valores binários) para os valores reais das refletâncias simuladas. Conforme mostrado na Figura 9, o banco de dados inclui valores indexados (por exemplo, valores binários) para os valores reais das refletâncias simuladas. O banco de dados pode incluir palavras binárias de uma variedade de comprimentos dependentes, por exemplo, da precisão das entradas. As palavras binárias podem ter 2 bits de comprimento, 4 bits de comprimento, 8 bits de comprimento, 16 bits de comprimento, 32 bits de comprimento ou outros comprimentos.

[00121] Em uma implementação, uma ou mais transformações matemáticas são aplicadas às curvas de refletância simuladas antes de introdução dos valores das curvas no banco de dados. As transformações matemáticas podem aprimorar o ajuste dos dados de refletância gerados pelas estruturas de detecção para as curvas de refletância simuladas. Por exemplo, uma função de registro pode ser aplicada às curvas de refletância simuladas para aprimorar o ajuste dos dados medidos gerados pelas estruturas de detecção para as curvas de refletância simuladas.

[00122] Quando uma medição de oximetria é feita, os dados de refletância para cada comprimento de onda da luz emitida são detectados pelas estruturas de detecção e ajustados às curvas de refletância simuladas do banco de dados 900 individualmente. Para os dados de refletância para cada comprimento de onda da luz emitida ajustada às curvas de refletância simuladas, a sonda de oxímetro determina os valores de absorção μa, dispersão reduzida μs' ambos os valores. Por exemplo, um primeiro conjunto de dados de refletância para um primeiro comprimento de onda de luz é ajustado às curvas de refletância simuladas para determinar um ou mais da absorção μa e da dispersão reduzida μs' (por exemplo, um primeiro conjunto de parâmetros teciduais). A colocação dos dados de refletância nas curvas de refletância simuladas é descrita mais abaixo.

[00123] Posteriormente, um segundo conjunto de dados de refletância para um segundo comprimento de onda de luz é ajustado às curvas de refletância simuladas no banco de dados 900 para determinar uma ou mais da absorção μa e dispersão reduzida μs' (por exemplo, um segundo conjunto de parâmetros) para o segundo comprimento de onda. Posteriormente, um terceiro conjunto de dados de refletância para um terceiro comprimento de onda de luz é ajustado às curvas de refletância simuladas no banco de dados 900 para determinar uma ou mais da absorção μa e dispersão reduzida μs' (por exemplo, um terceiro conjunto de parâmetros teciduais). Posteriormente, um quarto conjunto de dados de refletância para um quarto comprimento de onda de luz é ajustado às curvas de refletância simuladas no banco de dados 900 para determinar uma ou mais da absorção μa e dispersão reduzida μs' (por exemplo, um quarto conjunto de parâmetros teciduais) para o quarto comprimento de onda.

[00124] Os quatro conjuntos de parâmetros teciduais podem, então, ser usados pela sonda de oxímetro para determinar diversos valores para o tecido, tais como concentração de hemoglobina oxigenada, concentração de hemoglobina desoxigenada, teor de melanina ou outros parâmetros.

[00125] A Figura 10 mostra um banco de dados 1000 de curvas de refletância simuladas que são armazenadas na memória da sonda de oxímetro em uma implementação. O banco de dados é para um modelo em camadas de tecido (por exemplo, camadas de pele). As simulações de Monte-Carlo que geraram as curvas de refletância simuladas usam o modelo tecidual em camadas para as simulações. O tecido em camadas pode incluir duas ou mais camadas. Em uma implementação, o tecido em camadas inclui duas camadas de tecido. As duas camadas de tecido têm propriedades ópticas diferentes, tais como diferentes absorção μa, dispersão reduzida μs' ou ambas as propriedades.

[00126] Em uma implementação, uma primeira camada de tecido simulada é para a epiderme e uma segunda camada de tecido simulada é para a derme. A espessura da epiderme usada nas simulações de Monte-Carlo pode variar a partir de cerca de 40 mícrons a cerca de 140 mícrons. Por exemplo, a espessura da epiderme pode ser 40 mícrons, 50 mícrons, 60 mícrons, 70 mícrons, 80 mícrons, 90 mícrons, 100 mícrons, 110 mícrons, 120 mícrons, 130 mícrons, 140 mícrons ou outras espessuras. A espessura da derme usada nas simulações de MonteCarlo pode variar de menos de 1 milímetro a uma espessura efetivamente infinita, tal como 12 milímetros ou mais.

[00127] Uma ou mais propriedades ópticas da epiderme podem ser variadas quando as curvas de refletância simuladas são geradas para a derme. Por exemplo, o teor de melanina pode ser variado para a epiderme quando as curvas de refletância de simulação são geradas para a derme. Alternativamente, μa pode ser variada para a epiderme quando as curvas de refletância de simulação são geradas para a derme.

[00128] Em uma implementação, o banco de dados 1000 inclui as curvas de refletância simuladas para a luz que é refletida pela combinação da epiderme e da derme.

[00129] Os dados de refletância para cada comprimento de onda da luz emitida pelas estruturas fonte e detectados pelas estruturas de detecção para o tecido real medido pela sonda de oxímetro são ajustados às curvas de refletância simuladas, um de cada vez pelo processador. Com base no ajuste de uma ou mais das curvas de refletância simuladas no banco de dados, a sonda de oxímetro determina um ou ambos da absorção μa e dispersão reduzida μs' para o tecido real para uma ou ambas as camadas. A partir dos valores de absorção (μa) determinados para uma camada, a sonda de oxímetro determina as concentrações de hemoglobina oxigenada e desoxigenada para o tecido.

[00130] As Figuras 11A-11B mostram um banco de dados 1110 de curvas de refletância simuladas armazenadas na memória da sonda de oxímetro em uma implementação. O banco de dados é para um modelo em camadas de tecido. Cada linha no banco de dados inclui curvas de refletância simuladas para cada um dos quatro comprimentos de onda de luz emitida a partir das estruturas fonte simuladas e detectadas por estruturas de detecção simuladas. Cada linha de quatro curvas de refletância simuladas inclui 16 valores para cada curva de refletância simulada. Mais especificamente, cada linha inclui 16 valores para as 16 distâncias fonte-detector das estruturas fonte 120a-120b e estruturas de detecção 125a-125h. No total, cada linha inclui 64 valores para as quatro curvas de refletância simuladas para quatro comprimentos de onda de luz emitida pelas duas estruturas fonte simuladas e detectadas pelas oito estruturas de detecção simuladas.

[00131] O modelo em camadas de tecido para o banco de dados 1110 pode incluir mais ou menos curvas de refletância simuladas por linha se mais ou menos comprimentos de onda forem emitidos a partir das estruturas fonte. O banco de dados 1110 pode incluir mais ou menos de 16 valores para cada uma das curvas de refletância simuladas se, por exemplo, uma ou mais de duas estruturas fonte forem incluídas na ponta da sonda, mais ou menos estruturas de detecção forem incluídas na ponta da sonda, ou ambos.

[00132] Cada uma das quatro curvas de refletância simuladas para cada linha do banco de dados 1110 está associada a quatro parâmetros teciduais, incluindo teor de melanina, volume de sangue, dispersão e saturação de oxigênio (a fração de hemoglobina oxigenada em relação à hemoglobina total para o tecido). Mais ou menos parâmetros teciduais podem ser incluídos no banco de dados 1110.

[00133] Quando um conjunto de valores detectados que são gerados pelas estruturas de detecção 125a-125h para o tecido a ser medido pela sonda de oxímetro é ajustado pelo processador a uma ou mais linhas, a sonda de oxímetro determina, em qualquer combinação, um ou mais dos parâmetros teciduais, tais como teor de melanina, volume de sangue, dispersão e saturação de oxigênio. Em uma implementação, a sonda de oxímetro é adaptada para determinar a saturação de oxigênio para o tecido e exibir um valor para a saturação de oxigênio no monitor.

[00134] Conforme descrito brevemente acima, o banco de dados 1110 inclui curvas de refletância simuladas 315 para um modelo tecidual em camadas. As camadas do tecido simulado podem incluir a epiderme, a derme, o tecido subcutâneo ou qualquer combinação de uma ou mais destas camadas. As camadas podem incluir maior resolução da morfologia da pele, tal como a derme reticular e o plexo superficial. As simulações de Monte-Carlo que geram a curva de refletância simulada podem simular o tecido para vários cromóforos incluídos nas camadas de tecido. Por exemplo, as simulações de Monte-Carlo podem usar um modelo tecidual para a epiderme com vários teores de melanina, mas podem não usar um modelo tecidual para epiderme que inclua sangue. As simulações de Monte-Carlo podem usar um modelo tecidual para a camada da derme com vários volumes de sangue e várias saturações de oxigênio. Em uma implementação, as simulações de Monte-Carlo não usam um modelo tecidual para a derme que inclui melanina. Da mesma forma, as simulações de Monte-Carlo podem usar um modelo tecidual de tecido adiposo com vários volumes de sangue e várias saturações de oxigênio. Em uma implementação, as simulações de Monte-Carlo não usam um modelo tecidual para tecido adiposo que tenha melanina. Os modelos teciduais para as camadas de tecido podem incluir concentrações para outros cromóforos teciduais, tais como água e gordura, onde as concentrações para estes cromóforos são valores fisiológicos relativamente típicos.

[00135] Em uma implementação, as várias concentrações de cromóforo que as simulações de Monte-Carlo usam para gerar as curvas de refletância simuladas abrangem uma faixa relativamente grande e relativamente precisa dos valores fisiológicos reais presentes no tecido real. O número de valores incluídos nas faixas de valores fisiológicos reais pode ser variado para equilibrar vários parâmetros teciduais das medições do oxímetro. Por exemplo, o número de valores usados para a faixa de concentrações dos cromóforos em tecido simulado pode ser relativamente alto ou baixo e afetar a precisão das medições feitas pela sonda de oxímetro. Em uma implementação, 355 valores são usados nas simulações de Monte-Carlo para a faixa de teor de melanina para absorção de luz no tecido epidérmico simulado. Em uma implementação, 86 valores são usados nas simulações de MonteCarlo para a faixa de teor de melanina para absorção de luz em tecido dérmico simulado. Para a dispersão, tanto no tecido epidérmico simulado quanto no tecido dérmico simulado, 65 valores são usados nas simulações de Monte-Carlo. Em outras implementações, o número destes valores é diferente.

Análise Tecidual

[00136] As Figuras 12A e 12B mostram um fluxograma de um método para determinar as propriedades ópticas de um tecido (por exemplo, pele) pela sonda de oxímetro 101 onde a sonda de oxímetro usa dados de refletância e curvas de refletância simuladas 315 para determinar as propriedades ópticas. As propriedades ópticas podem incluir o coeficiente de absorção μa e o coeficiente de dispersão reduzida μs' do tecido. Um outro método para a conversão do coeficiente de absorção μa do tecido para os valores de saturação de oxigênio tecidual é descrito em maiores detalhes abaixo. O fluxograma representa uma implementação exemplificativa. Etapas podem ser adicionadas, removidas ou combinadas no fluxograma sem se desviar do escopo da implementação.

[00137] Em 1200, a sonda de oxímetro 101 emite luz (por exemplo, luz próximo do infravermelho) a partir de uma das estruturas fonte 120, tal como a estrutura fonte 120a, no tecido. A sonda de oxímetro está, em geral, em contato com o tecido quando a luz é emitida pela estrutura fonte. Após a luz emitida refletir a partir do tecido, as estruturas de detecção detectam uma parte desta luz, etapa 1205, e geram pontos de dados de refletância para o tecido, etapa 1210. As etapas 1200, 1205 e 1210 podem ser repetidas para múltiplos comprimentos de onda de luz (por exemplo, vermelho, infravermelho próximo, ou ambos) e para uma ou mais outras estruturas fonte, tal como a estrutura fonte 120b. Os pontos de dados de refletância para um único comprimento de onda podem incluir dezesseis pontos de dados de refletância se, por exemplo, a sonda de oxímetro tecidual 115 tiver dezesseis distâncias fonte- detector. Os pontos de dados de refletância são, algumas vezes, denominados como um vetor N dos pontos de dados de refletância.

[00138] Em 1215, os pontos de dados de refletância (por exemplo, pontos de dados de refletância bruta) são corrigidos para o ganho dos pares de fonte-detector. Durante a calibração dos pares de fonte- detector, as correções de ganho são geradas para os pares de fonte- detector e são armazenadas na memória 117. A geração das correções de ganho é descrita em maiores detalhes abaixo.

[00139] Em 1220, o processador 116 ajusta (por exemplo, através de um cálculo de soma de erros ao quadrado) os dados de refletância apontam para as curvas de refletância simuladas 315 para determinar a curva de dados de refletância particular que melhor se ajusta (isto é, pontos de dados de refletância). O banco de dados armazenado na memória e ajustado aos dados de refletância pode ser o banco de dados 900, o banco de dados 1000 ou o banco de dados 1100. Em uma implementação específica, um conjunto relativamente pequeno de curvas de refletância simuladas é uma grade "grosseira" do banco de dados simulado. As curvas de refletância são selecionadas e usadas para o ajuste da etapa 1220. Por exemplo, para o banco de dados 900 dados, 39 valores do coeficiente de dispersão μs' e 150 valores de coeficiente de absorção μa, uma grade grosseira de curvas de refletância simuladas pode ser determinada pelo processador 116 ao tomar cada 5° coeficiente de dispersão μs' e cada 8° coeficiente de absorção μa para um total de 40 curvas de refletância simuladas na grade grosseira. Deve ser entendido que os valores específicos anteriores são para uma implementação exemplificativa e que grades grosseiras de outros tamanhos podem ser usadas pelo processador 116. O resultado de ajuste dos pontos de dados de refletância à grade grosseira é uma coordenada na grade grosseira (μ% «') da melhor curva de refletância simulada. Para o banco de dados 1000, a grade grosseira abrangerá a absorção e a dispersão reduzida em cada camada. Cada uma das etapas a seguir para o método do banco de dados 1000 será ajustada para μa de cada camada e μs'. Para o banco de dados 1100, a grade grosseira abrangerá o teor de melanina, saturação de oxigênio, volume de sangue e dispersão. Cada uma das etapas a seguir para o método do banco de dados 1100 será ajustada para o teor de melanina, saturação de oxigênio, volume de sangue e dispersão, em vez de μa e μs'.

[00140] Em 1225, a curva de refletância simulada particular da grade grosseira com o menor erro de ajuste é usada pelo processador 116 para definir uma grade "refinada" de curvas de refletância simuladas, onde as curvas de refletância simuladas na grade refinada estão em torno da curva de refletância simulada da grade grosseira com o menor erro de ajuste.

[00141] Isto é, a grade refinada tem um tamanho definido, com a menor curva de refletância simulada de erro da grade grosseira definindo o centro da grade refinada. A grade refinada pode ter o mesmo número de curvas de refletância simuladas que a grade grosseira ou pode ter mais ou menos curvas de refletância simuladas. A grade refinada fornece um número suficiente de pontos para determinar uma matriz de superfície de pico dos valores de coeficiente de absorção μa próximos e valores de coeficiente de dispersão μs', etapa 1235, na grade refinada. Especificamente, um limite pode ser definido pelo processador 116 usando o menor valor de erro da grade grosseira mais um desvio especificado. As posições do coeficiente de dispersão μs' e do coeficiente de absorção μa na grade refinada que tem erros abaixo do limite podem ser todos identificados para uso na determinação da matriz de superfície de pico para determinação adicional do coeficiente de dispersão μs' e do coeficiente de absorção μa para os dados de refletância. Especificamente, é feito um ajuste de erro para o pico para determinar os valores do coeficiente de absorção μa e do coeficiente de dispersão μs' no pico. Uma média ponderada (por exemplo, um cálculo do centroide) dos valores do coeficiente de absorção μa e do coeficiente de dispersão μs' no pico pode ser usada pela sonda de oxímetro para determinar os valores de coeficiente de absorção μa e coeficiente de dispersão μs' valores para os pontos de dados de refletância para o tecido, etapa 1240.

[00142] Os pesos para os valores do coeficiente de absorção μa e do coeficiente de dispersão μs' para a média ponderada podem ser determinados pelo processador 116 como o limite menos o erro da grade refinada. Uma vez que os pontos da grade refinada são selecionados com erros abaixo do limite, isto fornece pesos positivos. O cálculo ponderado da média ponderada (por exemplo, cálculo do centroide) renderiza o coeficiente de dispersão μs' e o coeficiente de absorção μa previstos (isto é, (μa,μs’)refinada) para os pontos de dados de refletância para o tecido. Outros métodos podem ser usados pelo sensor do oxímetro, conforme apropriado, com um ou mais de uma variedade de mínimos quadrados não lineares para determinar o verdadeiro erro de pico mínimo para o coeficiente de absorção μa.

[00143] Em uma implementação, o processador 116 calcula o log dos pontos de dados de refletância e as curvas de refletância simuladas e divide cada log pela raiz quadrada das distâncias fonte-detector (por exemplo, em centímetros). Estes valores log divididos pela raiz quadrada das distâncias fonte-detector podem ser usados pelo processador 116 para os pontos de dados de refletância e as curvas de refletância simuladas nas etapas descritas acima (por exemplo, etapas 1215, 1220, 1225 e 1230) para aprimorar o ajuste dos pontos de dados de refletância às curvas de refletância simuladas.

[00144] De acordo com outra implementação, o desvio é definido essencialmente para zero, o que fornece efetivamente um desvio da diferença entre o mínimo da grade grosseira e o mínimo da grade refinada. O método descrito acima em relação à Figura 12A depende do erro de ajuste mínimo da grade grosseira, portanto, o erro mínimo real na grade refinada é, tipicamente, menor. De forma ideal, o limite é determinado a partir do erro mais baixo na grade refinada, o que normalmente exigiria computação adicional pelo processador.

[00145] O seguinte é uma descrição detalhada adicional para encontrar a curva de refletância simulada que melhor se ajusta aos pontos de dados de refletância na grade refinada em uma implementação. A Figura 12B mostra um fluxograma de um método para encontrar a curva de refletância simulada particular que melhor se ajusta aos pontos de dados de refletância na grade refinada em uma implementação. O fluxograma representa uma implementação exemplificativa. Etapas podem ser adicionadas, removidas ou combinadas no fluxograma sem se desviar do escopo da implementação.

[00146] Após a determinação da curva de refletância simulada particular (μa,μs’)grosseira a partir da grade grosseira que melhor se ajusta aos pontos de dados de refletância na etapa 1225, o processador 116 calcula uma superfície de erro em uma região sobre (μa,μs’)grosseira no banco de dados da curva de refletância simulada (isto é, banco de dados de 16 x 5850 (μa,μs’)) de curvas de refletância simuladas, etapa 1250. A superfície de erro é denotada como: err(μa,μs’). Posteriormente, o processador 116 localiza o valor de erro mínimo em err(μa,μs’), o qual é denominado como errmin, etapa 1255. O processador 116, então, gera uma matriz de superfície de pico a partir dese a superfície de pico é maior do que zero ou se a superfície de pico é menor do que ou igual a zero, etapa 1260. Na expressão, k é escolhido a partir de um pico no ponto mínimo de err(μa , μs ) com uma largura acima de zero de aproximadamente dez elementos. O centro de massa (isto é, o cálculo do centroide) do pico em usa as alturas dos pontos como pesos, etapa 1265. A posição do centro de massa é o resultado interpolado para o coeficiente de absorção μa e o coeficiente de dispersão μs' para os pontos de dados de refletância para o tecido.

[00147] O método descrito acima com relação às Figuras 12A e 12B para determinar o coeficiente de absorção μa e o coeficiente de dispersão μs' para pontos de dados de refletância para o tecido pode ser repetido para cada um dos comprimentos de onda (por exemplo, 3 ou 4 comprimentos de onda) gerados por cada uma das estruturas fonte 120.

Determinação da Saturação de Oxigênio

[00148] De acordo com uma primeira implementação, o processador 116 determina a saturação de oxigênio para o tecido do que é sondado pela sonda oxímetro 101 usando os coeficientes de absorção μa (por exemplo, 3 ou 4 coeficientes de absorção μa) que são determinados (conforme descrito acima) para os 3 ou 4 comprimentos de onda de luz que são gerados por cada estrutura fonte 120. De acordo com uma primeira implementação, uma tabela de consulta de valores de saturação de oxigênio é gerada para encontrar o melhor ajuste dos coeficientes de absorção μa para a saturação de oxigênio. A tabela de consulta pode ser gerada assumindo uma faixa de possíveis valores de hemoglobina total, melanina e saturação de oxigênio e calculando μa para cada uma destas situações. Então, os pontos do coeficiente de absorção μa são convertidos em um vetor unitário ao dividir por uma norma do vetor unitário para reduzir o erro sistemático e depender apenas do formato relativo da curva. Em seguida, o vetor unitário é comparado com a tabela de consulta para encontrar o melhor ajuste, o que resulta na saturação de oxigênio.

[00149] De acordo com uma segunda implementação, o processador 116 determina a saturação de oxigênio para o tecido ao calcular o sinal líquido do analito (em inglês, NAS) da hemoglobina desoxigenada e da hemoglobina oxigenada. O NAS é definido como a porção do espectro que é ortogonal aos outros componentes espectrais no sistema. Por exemplo, o NAS para a hemoglobina desoxigenada em um sistema que também contém hemoglobina oxigenada e hemoglobina desoxigenada é a porção do espectro que é ortogonal ao espectro da hemoglobina oxigenada e ao espectro da melanina. As concentrações de hemoglobina desoxigenada e oxigenada podem ser calculadas pelo vetor multiplicando o respectivo NAS pelos coeficientes de absorção previamente determinados em cada comprimento de onda. A saturação de oxigênio é, então, prontamente calculada como a concentração de hemoglobina oxigenada dividido pela soma de hemoglobina oxigenada e hemoglobina desoxigenada. Anal. Chem. 58: 1167-1172 (1986) de Lorber é aqui incorporado por referência e fornece uma estrutura para uma compreensão mais detalhada da segunda implementação para determinar a saturação de oxigênio para o tecido.

[00150] Em uma implementação da sonda de oxímetro 101, os dados de refletância são gerados por estruturas de detecção 125 a 30 Hertz e os valores de saturação de oxigênio são calculados em aproximadamente 3 Hertz. Uma média móvel de determinados valores de saturação de oxigênio (por exemplo, pelo menos três valores de saturação de oxigênio) pode ser exibida no monitor 115, o qual pode ter uma taxa de atualização de 1 Hertz.

Propriedades Ópticas

[00151] Conforme descrito brevemente acima, cada curva de refletância simulada 315 que é armazenada na memória 17 representa propriedades ópticas únicas do tecido. Mais especificamente, os formatos únicos das curvas de refletância simuladas, para um determinado comprimento de onda, representam valores únicos das propriedades ópticas do tecido, principalmente o coeficiente de dispersão (μs'), o coeficiente de absorção (μa) e a anisotropia do tecido (g) e índice de refração do tecido a partir do qual as propriedades teciduais podem ser determinadas.

[00152] A refletância detectada através das estruturas de detecção 125 para distâncias fonte-detector relativamente pequenas é dependente principalmente do coeficiente de dispersão reduzida, μs'. O coeficiente de dispersão reduzida é uma propriedade "agrupada" que incorpora o coeficiente de dispersão μs e a anisotropia g do tecido onde μs' = μs(1 - g), e é usado para descrever a dispersão de fótons em um percurso aleatório de muitas etapas com um tamanho de 1/μs', onde cada etapa envolve dispersão isotrópica. Esta descrição é equivalente a uma descrição do movimento de fótons usando muitas pequenas etapas 1/ μs, cada uma envolvendo apenas um ângulo de deflexão parcial se houver muitos eventos de dispersão antes de um evento de absorção, isto é, μa << μs'^

[00153] Em contraste, a refletância que é detectada por estruturas de detecção 125 para distâncias fonte-detector relativamente grandes é dependente principalmente do coeficiente de absorção efetivo μθff, o qual é definido como, que é uma função de μa e μs'.

[00154] Assim, ao medir a refletância em distâncias fonte-detector relativamente pequenas (por exemplo, S1-D4 e S2-D8 da Figura 2) e distâncias fonte-detector relativamente grandes (por exemplo, S1-D8 e S2 -D4 da Figura 2), μa e μs' podem ser independentemente determinados um do outro. As propriedades ópticas do tecido podem, por sua vez, fornecer informações suficientes para o cálculo das concentrações de hemoglobina oxigenada e hemoglobina desoxigenada e, portanto, da saturação de oxigênio tecidual.

Ajuste Iterativo Para Otimização de Coleta de Dados

[00155] A Figura 13 mostra um fluxograma de outro método para determinar as propriedades ópticas do tecido pela sonda de oxímetro 101. O fluxograma representa uma implementação exemplificativa. Etapas podem ser adicionadas, removidas ou combinadas no fluxograma sem se desviar do escopo da implementação.

[00156] Em 1300, a sonda de oxímetro 101 emite luz (por exemplo, luz próximo do infravermelho) a partir de uma das estruturas fonte, tal como a estrutura fonte 120a, no tecido. Após a luz emitida refletir a partir do tecido, as estruturas de detecção detectam a luz, etapa 1305, e geram dados de refletância para o tecido, etapa 1310. As etapas 1300, 1305 e 1310 podem ser repetidas para múltiplos comprimentos de onda de luz e para uma ou mais de outras estruturas fonte, tal como a estrutura fonte 120b. Em 1315, a sonda de oxímetro 101 ajusta os dados de refletância às curvas de refletância simuladas 315 e determina a curva de refletância simulada à qual os dados de refletância têm o melhor ajuste. O banco de dados armazenado na memória e ajustado aos dados de refletância pode ser o banco de dados 900, o banco de dados 1000 ou o banco de dados 1100. Em seguida, a sonda de oxímetro 101 determina as propriedades ópticas (por exemplo, μa e μs' para o banco de dados 900 ou banco de dados 1000, ou teor de melanina, saturação de oxigênio, volume de sangue e dispersão para o banco de dados 1100) para o tecido com base nas propriedades ópticas da curva de refletância simulada que melhor se ajusta aos dados de refletância, etapa 1320.

[00157] Em 1325, a sonda de oxímetro 101 determina o percurso livre médio da luz no tecido a partir das propriedades ópticas (por exemplo,determinadas na etapa 1320. Especificamente, o percurso livre médio pode ser determinado a partir das propriedades ópticas obtidas a partir de uma curva de refletância cumulativa que inclui os dados de refletância para todos os pares de fonte-detector (por exemplo, par 1: estrutura fonte 120a e estrutura de detecção 125a; par 2: estrutura fonte 120a e estrutura de detecção 125b; par 3: estrutura fonte 120a e estrutura de detecção 125c; par 4: estrutura fonte 120a e estrutura de detecção 125d; par 5: estrutura fonte 120a e estrutura de detecção 125e; par 6: estrutura fonte 120a e estrutura de detecção 125f; par 7: estrutura fonte 120a e estrutura de detecção 125g; par 8: estrutura fonte 120a e estrutura de detecção 125h; par 9: estrutura fonte 120b e estrutura de detecção 125a, par 10: estrutura fonte 120b e estrutura de detecção 125b... e outros).

[00158] [170] Em 1330, a sonda de oxímetro 101 determina se o percurso livre médio calculado para uma determinada região do tecido é maior do que duas vezes a menor distância fonte-detector (por exemplo, S1-D4 e S2-D8 da Figura 2). Se o percurso livre médio for maior do que duas vezes a menor distância fonte-detector, os dados de refletância coletados serão redefinidos para as curvas de refletância simuladas (isto é, reanalisados) sem usar os dados de refletância coletados a partir das estruturas de detecção para os pares de fonte- detector com a menor distância fonte-detector. Por exemplo, as etapas 1315-1330 são repetidas sem usar os dados de refletância da estrutura de detecção 125e com a estrutura fonte 120a atuando como a fonte para a estrutura de detecção 125d e sem usar os dados de refletância da estrutura de detecção 125h com a estrutura fonte 120b atuando como a fonte para a estrutura de detecção 125h. O processo de cálculo do percurso livre médio e descarte dos dados de refletância para um ou mais pares de fonte-detector pode ser repetido até que nenhum par de fonte- detector que contribua com dados de refletância para o ajuste tenha uma distância fonte-detector menor do que metade do percurso livre médio calculado. Posteriormente, a saturação de oxigênio é determinada a partir da curva de refletância simulada de melhor ajuste e indicada pela sonda de oxímetro 101, tal como no monitor 115, etapa 1335.

[00159] A luz que é emitida a partir de uma das estruturas fonte 120 para o tecido e que percorre menos de metade do percurso livre médio não é refletida de forma difusa ou aproximadamente não difusa (por exemplo, pode ter um elemento de reflexão difusa). A distância de reemissão para esta luz é fortemente dependente da função de fase tecidual e da composição do tecido local. Portanto, usar os dados de refletância para esta luz tende a resultar em uma determinação menos precisa das propriedades ópticas e das propriedades teciduais comparado com os dados de refletância da luz que sofreu múltiplos eventos de dispersão.

Estruturas de Detecção de Ponderação de Dados

[00160] As estruturas de detecção 125 que estão posicionadas em distâncias crescentes das estruturas fonte 120 recebem quantidades decrescentes de refletância tecidual. Portanto, os dados de refletância gerados por estruturas de detecção 125 que têm distâncias fonte- detector relativamente curtas (por exemplo, S1-D4 e S2-D8 da Figura 2) tendem a exibir um sinal intrinsecamente superior comparado com dados de refletância gerados por estruturas de detecção que têm distâncias relativamente longas entre a fonte e o detector (por exemplo, S1-D8 e S2-D4 da Figura 2). Os algoritmos de ajuste podem, portanto, de preferência, ajustar as curvas de refletância simuladas aos dados de refletância que são gerados por estruturas de detecção 125 que têm distâncias fonte-detector relativamente curtas (por exemplo, distâncias entre a fonte e o detector menores do que ou iguais à distância média entre as estruturas fonte e as estruturas de detecção) mais rigidamente do que os dados de refletância gerados pelas estruturas de detecção com distâncias fonte-detector relativamente longas (por exemplo, distâncias entre a fonte e o detector maiores do que a distância média). Para uma determinação relativamente precisa das propriedades ópticas a partir dos dados de refletância, este desvio proporcional à distância pode ser indesejável e pode ser corrigido ao calcular a ponderada dos dados de refletância, conforme descrito imediatamente abaixo.

[00161] A Figura 14 mostra um fluxograma de um método para calcular a ponderada de dados de refletância gerados por estruturas de detecção 125 selecionadas. O fluxograma representa uma implementação exemplificativa. Etapas podem ser adicionadas, removidas ou combinadas no fluxograma sem se desviar do escopo da implementação.

[00162] Em 1400, a sonda de oxímetro 101 emite luz a partir de uma das estruturas fonte, tal como a estrutura fonte 120a, no tecido. Após a luz emitida ser refletida a partir do tecido, as estruturas de detecção 125 detectam a luz, etapa 1405, e geram dados de reflexão para o tecido, etapa 1410. As etapas 1400, 1405 e 1410 podem ser repetidas para múltiplos comprimentos de onda de luz e para uma ou mais de outras estruturas fonte, tal como a estrutura fonte 120b. Em 1415, a sonda de oxímetro 101 ajusta uma primeira parte dos dados de reflexão às curvas de refletância simuladas 315. O banco de dados armazenado na memória e ajustado aos dados de reflexão pode ser o banco de dados 900, banco de dados 1000 ou banco de dados 1100. A primeira parte dos dados de refletância é gerada por uma primeira parte de estruturas de detecção que estão a menos de uma distância limítrofe da estrutura fonte. A distância limítrofe pode ser a média das distâncias (por exemplo, distância mediana aproximada) entre as estruturas fonte e as estruturas de detecção. Em 1420, os dados de reflexão para uma segunda parte dos dados de refletância são ajustados às curvas de refletância simuladas. A segunda parte dos dados de refletância é gerada pela primeira parte das estruturas de detecção e outra estrutura de detecção que está na próxima maior distância fonte-detector a partir da fonte comparado com a distância limítrofe. Por exemplo, se a primeira parte das estruturas de detecção inclui as estruturas de detecção 125c, 125d, 125e e 125f, então, a estrutura de detecção que está na próxima maior distância fonte-detector é a estrutura de detecção 125g (consulte Tabela 1).

[00163] Em 1425, o ajuste gerado na etapa 1415 é comparado com o ajuste gerado na etapa 1420 para determinar se o ajuste gerado na etapa 1420 é melhor do que o ajuste gerado em 1415. Conforme será entendido por aqueles versados na técnica, uma "proximidade" de um ajuste de dados a uma curva é quantificável com base em uma variedade de parâmetros e a proximidade de ajustes é diretamente comparável para determinar dados que têm um ajuste mais próximo (ajuste mais próximo) a uma curva. Conforme será melhor entendido, um ajuste mais próximo também é, algumas vezes, denominado de melhor ajuste ou ajuste mais estreito. Se o ajuste gerado na etapa 1420 for melhor do que o ajuste gerado na etapa 1415, então, as etapas 1420 e 1425 são repetidas com dados de refletância que são gerados por estruturas de detecção que incluem uma estrutura de detecção adicional (de acordo com o exemplo a ser considerado, a estrutura de detecção 125c) que está posicionada em uma próxima distância fonte- detector aumentada. Alternativamente, se o ajuste gerado na etapa 1420 não for melhor do que o ajuste gerado na etapa 1415, então, os dados de refletância para as estruturas de detecção 125 que estão posicionadas nas distâncias fonte-detector que são maiores do que a distância limítrofe não são usados no ajuste. Em seguida, a sonda de oxímetro 101 usa o ajuste gerado na etapa 1415 ou etapa 1420 (se melhor que o ajuste determinado na etapa 1415) para determinar as propriedades ópticas e a saturação de oxigênio tecidual, etapa 1430. Em seguida, a saturação de oxigênio é reportada pela sonda de oxímetro 101, tal como no monitor 115, etapa 1435.

[00164] De acordo com uma implementação alternativa, se o ajuste gerado na etapa 1420 não for melhor do que o ajuste gerado na etapa 1415, então, os dados de refletância são ponderados por um fator de ponderação para estruturas de detecção que possuem distâncias fonte- detector que são maiores do que a distância limítrofe, de modo que estes dados ponderados de refletância tenham uma influência reduzida sobre o ajuste. Os dados de refletância que não são usados em um ajuste podem ser considerados como tendo um peso zero e podem ser associados à refletância tecidual abaixo da camada de tecido de interesse.

[00165] A refletância tecidual abaixo da camada de tecido de interesse é dita como exibindo uma torção característica na curva de refletância que indica esta refletância particular.

[00166] Observe que os algoritmos de ajuste de curva que ajustam os dados de refletância às curvas de refletância simuladas podem levar em consideração a quantidade de incerteza dos dados de refletância, bem como a localização absoluta dos dados de refletância. A incerteza nos dados de refletância corresponde à quantidade de ruído da geração dos dados de refletância por uma das estruturas de detecção e a quantidade de ruído pode ser escalonada como a raiz quadrada da magnitude dos dados de refletância.

[00167] De acordo com uma implementação adicional, a sonda de oxímetro 101 pondera iterativamente os dados de refletância com base na quantidade de ruído associada às medições dos dados de refletância. Especificamente, os dados de refletância gerados por estruturas de detecção que têm distâncias fonte-detector relativamente grandes têm, em geral, menor proporção sinal-ruído comparado com os dados de refletância gerados por estruturas de detecção que têm distâncias fonte-detector relativamente curtas. A ponderação dos dados de refletância gerados por estruturas de detecção que têm distâncias fonte-detector relativamente grandes permite que estes dados contribuam para o ajuste igual ou aproximadamente igual a outros dados de refletância.

[00168] Os métodos descritos para correspondência dos dados de refletância com uma série de curvas de refletância simuladas por MonteCarlo fornecem uma determinação relativamente rápida e precisa das propriedades ópticas do tecido real sondado pela sonda de oxímetro. A velocidade na determinação das propriedades ópticas do tecido é uma consideração importante na concepção de sondas intraoperatórias comparado com sondas pós-operatórias. Além disso, os métodos de Monte-Carlo descritos permitem métodos de calibração robustos os quais, por sua vez, permitem a geração de propriedades ópticas absolutas, comparado com as propriedades ópticas relativas. O relato de propriedades ópticas absolutas, ao contrário das propriedades ópticas relativas, é relativamente importante para as sondas oxímetro intraoperatórias comparado com as sondas de oxímetro pós- operatórias.

[00169] A presente descrição da invenção foi apresentada para fins de ilustração e descrição. Não se pretende ser exaustivo ou limitar a invenção à forma precisa descrita e muitas modificações e variações são possíveis à luz do ensinamento acima. As implementações foram escolhidas e descritas para melhor explicar os princípios da invenção e suas aplicações práticas. A presente descrição permitirá que aqueles versados na técnica usem e pratiquem melhor a invenção em várias implementações e com várias modificações, conforme apropriado para um uso particular. O âmbito da invenção é definido pelas reivindicações a seguir.

Claims

1. Método para determinação de saturação de oxigênio de tecido, caracterizado pelo fato de que compreende: contatar, por um usuário, uma ponta de sonda (110) de uma sonda de oxímetro (101) com um tecido alvo de um paciente; transmitir uma primeira luz, em um primeiro tempo, a partir de uma estrutura fonte (120a) da sonda de oxímetro (101) para o tecido alvo; detectar a primeira luz refletida que é refletida a partir do tecido alvo através de uma pluralidade de estruturas de detecção (125a- 125h) da sonda de oxímetro (101); gerar, através das estruturas de detecção (125a-125h), primeiros dados de refletância para a primeira luz refletida detectada pelas estruturas de detecção (125a-125h); ajustar, por um processador (116) da sonda de oxímetro (101), os dados de refletância a uma pluralidade de curvas de refletância simuladas (315); determinar, pelo processador (116), uma ou mais das melhores curvas de refletância simuladas a partir de ajuste dos primeiros dados de refletância à pluralidade de curvas de refletância simuladas, em que cada uma das curvas de refletância simuladas está associada a um valor para um parâmetro do oxímetro; determinar, pelo processador (116), pelo menos um primeiro parâmetro do oxímetro para um ou mais dos melhores ajustes das curvas de refletância simuladas para os primeiros dados de refletância; determinar, pelo processador (116), um primeiro valor para uma primeira medição do oxímetro com base no primeiro parâmetro do oxímetro; armazenar, pelo processador (116), o primeiro valor para a primeira medição do oxímetro em uma memória (117); transmitir, pelo processador (116), uma segunda luz durante um segundo tempo a partir da estrutura fonte (120a) da sonda de oxímetro (101) para o tecido alvo; detectar, pelo processador (116), a segunda luz refletida que é refletida a partir do tecido alvo através da pluralidade de estruturas de detecção (125a-125h) da sonda de oxímetro (101); gerar, através das estruturas de detecção (125a-125h), segundos dados de refletância para a segunda luz refletida detectada pelas estruturas de detecção (125a-125h); ajustar, pelo processador (116), os segundos dados de refletância à pluralidade de curvas de refletância simuladas; determinar, pelo processador (116), uma ou mais das melhores curvas de refletância simuladas a partir de ajuste dos segundos dados de refletância à pluralidade de curvas de refletância simuladas; determinar, pelo processador (116), pelo menos um segundo parâmetro do oxímetro para um ou mais dos melhores ajustes das curvas de refletância simuladas para os segundos dados de refletância; determinar, pelo processador (116), um segundo valor para uma segunda medição de oxímetro com base no segundo coeficiente de absorção; transmitir, pelo processador (116), uma terceira luz em um terceiro tempo, a partir de uma estrutura fonte (120a) da sonda de oxímetro (101) para o tecido alvo; detectar, pelo processador (116), terceira luz refletida que é refletida do tecido alvo pela pluralidade de estruturas detectoras da sonda do oxímetro; gerar, através das estruturas de detecção (125a-125h), terceiros dados de refletância para a terceira luz refletida detectada pelas estruturas de detecção (125a-125h); ajustar, pelo processador (116), os terceiros dados de refletância à pluralidade de curvas de refletância simuladas (315); determinar, pelo processador (116), um ou mais dos melhores ajustes das curvas de refletância simuladas (315) a partir de ajuste dos terceiros dados de refletância à a pluralidade de curvas de refletância simuladas (315); determinar, pelo processador (116), pelo menos um terceiro parâmetro de oxímetro para um ou mais dos melhores ajustes das curvas de refletância simuladas (315) para os terceiros dados de refletância; determinar, pelo processador (116), um terceiro valor para uma terceira medição de oxímetro com base no terceiro parâmetro de oxímetro; recuperar, pelo processador (116), o primeiro valor a partir da memória (117); determinar, pelo processador (116), uma diferença percentual entre os primeiro e segundo valores e não determinar uma diferença percentual entre o primeiro e o terceiro valores, ou determinar, pelo processador (116), uma diferença percentual entre o primeiro e o terceiro valores e não determinar uma diferença percentual entre o primeiro e o segundo valores; e exibir, pelo processador (116), a diferença percentual determinada em um monitor (115) da sonda de oxímetro (101) se a diferença percentual determinada estiver acima ou abaixo de um valor limite que compreende o primeiro valor.

2. Método para determinação de saturação de oxigênio de tecido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira medição do oxímetro é uma primeira saturação de oxigênio e a segunda medição do oxímetro é uma segunda saturação de oxigênio.

3. Método para determinação de saturação de oxigênio de tecido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a diferença percentual é exibida como um valor numérico.

4. Método para determinação de saturação de oxigênio de tecido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende exibir, pelo processador (116), o segundo valor no monitor (115).

5. Método para determinação de saturação de oxigênio de tecido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende exibir, pelo processador (116), uma seta no monitor (115) apontando na direção descendente para indicar que a diferença percentual aumentou.

6. Método para determinação de saturação de oxigênio de tecido, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a seta é vermelha.

7. Método para determinação de saturação de oxigênio de tecido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende exibir, pelo processador (116), uma seta no monitor (115) apontando em uma direção ascendente para indicar que a diferença percentual diminuiu.

8. Método para determinação de saturação de oxigênio de tecido, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a seta é verde.

9. Método para determinação de saturação de oxigênio de tecido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende determinar, pelo processador (116), um efeito da epinefrina sobre o tecido alvo através de uma alteração no valor percentual exibido no monitor (115).

10. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende: um dispositivo de oxímetro (101) que compreende uma ponta de sonda (110) que compreende estruturas fonte (120a, 120b) e estruturas de detecção (125a-125h) em uma extremidade distal do dispositivo e um monitor (115) próximo da ponta da sonda, em que o dispositivo de oxímetro (101) calcula um primeiro valor de saturação de oxigênio, segundo valor de saturação de oxigênio e um valor de saturação relativa de oxigênio entre os primeiro e segundo valores de saturação de oxigênio e exibe o valor da saturação relativa de oxigênio entre os primeiro e segundo valores de saturação de oxigênio e o dispositivo de oxímetro (101) é configurado para: em um primeiro período de tempo, transmitir luz a partir de uma fonte de luz de uma sonda de oxímetro (101) para um primeiro tecido a ser medido; receber luz em um detector da sonda de oxímetro (101) que é refletida pelo primeiro tecido em resposta à luz transmitida no primeiro período de tempo; em um segundo período de tempo, transmitir luz a partir da fonte de luz da sonda de oxímetro (101) para um segundo tecido a ser medido, em que o segundo período de tempo é após o primeiro período de tempo; receber luz no detector da sonda de oxímetro (101) que é refletida pelo segundo tecido em resposta à luz transmitida no segundo período de tempo; determinar o primeiro valor de saturação de oxigênio para o primeiro tecido; determinar o segundo valor de saturação de oxigênio para o segundo tecido; calcular um valor de saturação relativa de oxigênio entre os primeiro e segundo valores de saturação de oxigênio, em que o primeiro tecido e o segundo tecido são tecidos diferentes; e ajustar a diferença entre o primeiro e o segundo valores de saturação de oxigênio com base em uma concentração de melanina do primeiro tecido alvo de um paciente; e exibir o valor de saturação relativa de oxigênio calculado no monitor (115) se o valor de saturação relativa de oxigênio calculado estiver acima ou abaixo de uma quantidade limite compreendendo o primeiro valor de saturação de oxigênio.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o primeiro tecido e segundo tecido estão na mesma localização.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o primeiro tecido e segundo tecido estão em locais diferentes.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o valor da saturação relativa de oxigênio está indisponível para exibição até após o segundo período de tempo e após o segundo valor de saturação de oxigênio ter sido determinado.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o valor de saturação relativa de oxigênio é uma diferença entre os primeiro e segundo valores de saturação de oxigênio.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o valor de saturação relativa de oxigênio é uma proporção entre os primeiro e segundo valores de saturação de oxigênio.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o valor de saturação relativa de oxigênio é exibido simbolicamente no monitor (115), indicando que o segundo valor de saturação de oxigênio está acima, abaixo ou igual ao primeiro valor de saturação de oxigênio.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o valor de saturação relativa de oxigênio é um primeiro valor de saturação relativa de oxigênio e o dispositivo de oxímetro (101) é configurado para: em um terceiro período de tempo, transmitir luz a partir da fonte de luz de uma sonda de oxímetro (101) para um terceiro tecido a ser medido, em que o terceiro período de tempo é após o segundo período de tempo; receber luz no detector da sonda de oxímetro (101) que é refletida pelo terceiro tecido em resposta à luz transmitida no terceiro período de tempo; determinar o terceiro valor de saturação de oxigênio para o terceiro tecido; calcular um segundo valor de saturação relativa de oxigênio entre os terceiro e segundo valores de saturação de oxigênio; e exibir o segundo valor de saturação relativa de oxigênio no monitor (115).

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o valor de saturação relativa de oxigênio é um primeiro valor de saturação relativa de oxigênio e o dispositivo de oxímetro (101) é configurado para: em um terceiro período de tempo, transmitir luz a partir da fonte de luz de uma sonda de oxímetro (101) para um terceiro tecido a ser medido, em que o terceiro período de tempo é após o segundo período de tempo; receber luz no detector da sonda de oxímetro (101) que é refletida pelo terceiro tecido em resposta à luz transmitida no terceiro período de tempo; determinar o terceiro valor de saturação de oxigênio para o terceiro tecido; calcular um segundo valor de saturação relativa de oxigênio entre os terceiro e primeiro valores de saturação de oxigênio; e exibir o segundo valor de saturação relativa de oxigênio no monitor (115).

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o valor de saturação relativa de oxigênio é um primeiro valor de saturação relativa de oxigênio e o dispositivo de oxímetro (101) é configurado para: receber uma primeira indicação de um usuário para um primeiro modo de operação para o oxímetro ou uma segunda indicação do usuário para um segundo modo de operação; em um terceiro período de tempo, transmitir luz a partir da fonte de luz de uma sonda de oxímetro (101) para um terceiro tecido a ser medido, em que o terceiro período de tempo é após o segundo período de tempo; receber luz no detector da sonda de oxímetro (101) que é refletida pelo terceiro tecido em resposta à luz transmitida no terceiro período de tempo; determinar o terceiro valor de saturação de oxigênio para o terceiro tecido; para o primeiro modo de operação, calcular um segundo valor de saturação relativa de oxigênio entre os terceiro e segundo valores de saturação de oxigênio e, para o segundo modo de operação, calcular um terceiro valor de saturação relativa de oxigênio entre os terceiro e primeiro valores de saturação de oxigênio; e para o primeiro modo de operação, exibir o segundo valor de saturação relativa de oxigênio no monitor (115) enquanto que, para o segundo modo de operação, exibir o terceiro valor de saturação relativa de oxigênio no monitor (115).

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que apenas o segundo valor de saturação relativa de oxigênio ou o terceiro valor de saturação relativa de oxigênio é exibido no monitor (115) de uma vez.