BRPI0614193A2

BRPI0614193A2 - processo, bem como, sistema de medição para a determinação da distribuição da pressão parcial de oxigênio em, pelo menos, uma seção de superfìcie de tecido, em particular, seção de superfìcie de tecido da pele

Info

Publication number: BRPI0614193A2
Application number: BRPI0614193-5A
Authority: BR
Inventors: Gregor Liebsch
Original assignee: Biocam Gmbh
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2011-03-15
Also published as: WO2007012301A1; RU2008107728A; ATE470850T1; US20090146080A1; JP2009502270A; CN101346622A; DE502006007183D1; EP1910808B1; EP1910808A1; DE102005036410A1

Abstract

PROCESSO, BEM COMO, SISTEMA DE MEDIçãO PARA A DETERMINAçãO DA DISTRIBUIçãO DA PRESSãO PARCIAL DE OXIGêNIO EM, PELO MENOS, UMA SEçãO DE SUPERFìCIE DE TECIDO, EM PARTICULAR, SEçãO DE SUPERFìCIE DE TECIDO DA PELE. Para a determinação da distribuição de pressão parcial de oxigênio em, pelo menos, uma seção de superfície de tecido é aplicado um pigmento de fluorescência sobre a seção de superfície de tecido, que para a produção de uma fluorescência é admitido com luz de excitação. Na fase de início da fluorescência, por meio de um sistema de câmera é registrada, pe- lo menos, uma primeira imagem de fluorescência, e na fase de declínio da fluorescência é registrada, pelo menos, uma segunda imagem de fluorescência. Em seguida, as intensidades da fluorescência na fase de inicio e de declínio são definidas com auxílio da primeira e da segunda imagem de fluorescência e, através da imagem de relação das intensidades da fluorescên- cia determinadas, é determinada a distribuição de pressão parcial de oxigênio na, pelo menos uma, seção de superfície de tecido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO,BEM COMO, SISTEMA DE MEDIÇÃO PARA A DETERMINAÇÃO DA DIS-TRIBUIÇÃO DA PRESSÃO PARCIAL DE OXIGÊNIO EM, PELO MENOS,UMA SEÇÃO DE SUPERFÍCIE DE TECIDO, EM PARTICULAR, SEÇÃODE SUPERFÍCIE DE TECIDO DA PELE".

A presente invenção refere-se a um processo para a determina-ção da distribuição da pressão parcial de oxigênio em, pelo menos, uma se-ção de superfície de tecido, em particular, seção de superfície de tecido dapele, de acordo com a reivindicação de patente 1, bem como, se refere aum sistema de medição de acordo com a reivindicação patente 13.

A tarefa principal de pequenos vasos dentro de uma seção desuperfície de tecido está na alimentação do tecido com oxigênio. Se essaalimentação ocorre na medida suficiente, pode ser definida por meio de umamedição pontual do teor de oxigênio em diferentes pontos de tecido, ou deuma medição da pressão parcial de oxigênio no tecido. Para isso são co-nhecidos processos para a medição pontual do teor de oxigênio em diferen-tes pontos de tecido, que se baseiam em medições de resistência por meiodos denominados eletrodos de Clark. As medições da pressão parcial deoxigênio em uma seção de superfície de tecido são realizadas por meio dasdenominadas medições de oxigênio transcutâneas (TCPO2). Os resultadosda medição possibilitam, por exemplo, uma afirmação sobre o sucesso daterapia de medidas de tratamento ou sobre o potencial de risco crítico daextremidade individual do corpo.

Em sistemas de medição já conhecidos, que se baseiam noprincípio da medição de oxigênio transcutânea, são usados sensores ópti-cos de fluorescência, que são executados como sensores de gás e, ao invésdo absoluto volume de moléculas de oxigênio medem a pressão parcial deoxigênio existente no tecido a ser medido. Com isto, em princípio, é possívelquantificar a influência do oxigênio em um sensor óptico de fluorescênciapor meio da pressão parcial de oxigênio determinada. A pressão do ar am-biente predominante no ambiente de medição, bem como, a temperaturapredominante devem ser consideradas na medição.Um sensor óptico de fluorescência executado como sensor degás é executado, por exemplo, como sensor de oxigênio planar que é apli-cado de modo plano sobre a seção de tecido pré-tratada com uma emulsãocorrespondente ou fluido especial. Deste modo, entre o sensor de oxigênioplanar e a superfície do tecido é criado um ambiente de medição que refleteas propriedades do tecido. As moléculas de pigmentação de fluorescênciado sensor óptico de fluorescência se encontram em um estado de excitação,e com a alimentação de luz de excitação ou liberam sua energia ao ambien-te na forma de luz de emissão de fluorescência, ou transferem esta energia,por assim dizer, "sem irradiação" sobre uma molécula de oxigênio existenteno ambiente de medição. O caso mencionado por último também é desig-nado como "extinção de fluorescência dinâmica", cujo grau de extinção édependente da pressão parcial de oxigênio existente no meio.

O princípio descrito da extinção de fluorescência dinâmica éempregado para a determinação da pressão parcial de oxigênio, pelo que, édeterminada a intensidade de uma fluorescência, produzida sob iluminaçãocontínua, bem como, seu tempo de declínio ("lifetime"), isto é, por meio doregistro de uma ou de mais imagens de fluorescência. Neste caso, sob otermo tempo de declínio é entendido o período de tempo em que a pigmen-tação da fluorescência "fosforesce", isto é, depois que a luz de excitaçãoaplicada para a produção da fluorescência foi desligada. Neste caso, a in-tensidade de fluorescência, bem cómo, seu tempo de declínio, dão a infor-mação sobre a pressão parcial de oxigênio existente no tecido. Neste caso,por exemplo, um aumento da pressão parcial de oxigênio causa uma redu-ção do tempo de declínio da fluorescência.

Contudo, justamente em superfícies de tecido não planas, oemprego de uma medição de intensidade de fluorescência deste tipo para adeterminação da pressão parcial de oxigênio em uma seção de tecido apre-senta uma série de desvantagens. Em virtude da dependência da intensida-de de fluorescência do número das moléculas de pigmentação contidas nosegmento de registro considerado, da intensidade da luz de excitação, bemcomo, da pressão parcial de oxigênio existente no tecido, resultam influên-cias de interferência distintas de difícil isolamento. Com isto, uma calibraçãoe/ou correção da medição fica quase impossível, em particular, em uma rea-lização dos sensores ópticos de fluorescência na forma de micro-partículas,na qual não pode ser garantida uma distribuição homogênea das moléculasde pigmentação de fluorescência justamente sobre a superfície da pele nãoplana.

Mesmo mediante a suposição de uma distribuição de pigmenta-ção homogênea ideal, bem como, de uma excitação homogênea ideal dosensor óptico de fluorescência, em virtude do desnivelamento da superfíciedo tecido, são produzidos modelos de intensidade, que de modo algum sebaseiam em alterações da pressão parcial de oxigênio, mas, pelo contrário,devem ser atribuídos a concentrações do indicador aumentadas virtualmen-te nas seções individuais da superfície do tecido. Com isso, são medidasmais moléculas de pigmentação por segmento de superfície, o que conduz auma intensidade de fluorescência aumentada nos respectivos segmentos.

Uma outra desvantagem da medição da intensidade de fluores-cência surge através do emprego de sensores ópticos de fluorescênciatransparentes em superfícies opticamente heterogêneas, que absorveme/ou refletem a irradiação da luz localmente de modo distinto. Conforme ocaso, isto conduz a uma eficiência de excitação aperfeiçoada ou reduzida.Neste caso, a luz de excitação refletida através da superfície é conduzidauma segunda vez através do sensor, sendo que, a luz de excitação absorvi-da atravessa o sensor somente uma única vez. Neste caso, é produzido umerro de medição que não pode ser referenciado, que é atribuído à qualidadeda superfície da seção da superfície do tecido.

Além disso, são conhecidos sistemas para diagnóstico de fluo-rescência, que aproveitam as diferenças, por exemplo, no metabolismo deporfirina entre as células em tecidos displásticos/ tumorosos e as células notecido normal. Por exemplo, da patente DE 101 57 575 A1 é conhecido umsistema para a visualização de pigmentações de fluorescência para o diag-nóstico de fluorescência, no qual com, pelo menos, uma fonte de luz umarsenal de observação é admitido com uma luz de excitação, bem como,através de um detector óptico é medida a emissão de fluorescência produzi-da devido à pigmentação de fluorescência existente no tecido. Neste caso, odetector óptico é formado por, pelo menos, um sistema de câmera para ageração de uma imagem normal, bem como, de uma imagem de fluores-cência da área de observação. A, pelo menos uma, fonte de luz é formadacomo fonte de luz pulsada, que se situa na faixa visível ou de infravermelho/UV. Para o sistema descrito, a imagem de fluorescência e a imagem normalde toda a área de observação são detectadas imediatamente uma após aoutra, digitalizadas, e são processadas em uma unidade de computador.

Deste modo, surge a possibilidade de representar ambas as imagens imedi-atamente uma após a outra, ou também uma sobre a outra em uma tela e,com isto, perder áreas de tecido doentes sem as informações contidas naimagem colorida ou normal. Deste modo, é possível um diagnóstico de fluo-rescência aperfeiçoado e mais inequívoco.

A tarefa da invenção é indicar um processo, bem como, um sis-tema de medição, com o qual seja possível a determinação de distribuiçõesda pressão parcial de oxigênio mais plana em, pelo menos, uma seção desuperfície de tecido. Para a solução desta tarefa é executado um processode acordo com a reivindicação de patente 1, bem como, um sistema de me-dição de acordo com a reivindicação patente 13.

O aspecto essencial do processo de acordo com a invenção pa-ra a determinação da distribuição de pressão parcial de oxigênio em, pelomenos, uma seção de superfície de tecido, em particular, de uma seção desuperfície de tecido da pele, deve ser visto no fato de que, um sensor ópticode fluorescência que apresenta um pigmento de fluorescência é aplicadosobre a seção de superfície de tecido, e o pigmento de fluorescência aplica-do sobre a seção de superfície de tecido é admitido com luz de excitação,para a produção de uma fluorescência. Neste caso, na fase de início da flu-orescência, por meio de um sistema de câmera é registrada, pelo menos,uma primeira imagem de fluorescência, e na fase de declínio da fluorescên-cia é registrada, pelo menos, uma segunda imagem de fluorescência, asintensidades da fluorescência na fase de início e de declínio são definidascom auxílio da primeira e da segunda imagem de fluorescência e, atravésda imagem de relação das intensidades da fluorescência determinadas, édeterminada a distribuição de pressão parcial de oxigênio na, pelo menosuma, seção de superfície de tecido. De modo vantajoso é possível uma vi-sualização moderada da superfície da distribuição de oxigênio em uma se-ção de superfície de tecido com avaliação da distribuição de pressão parcialde oxigênio em questão também mediante condições da luz ambiente. Emvirtude da imagem de relação a medição é independente de influências deinterferência que levam a erros de medição, e por meio de um controle rápi-do do sistema de medição, bem como, de uma avaliação dos dados de ima-gem digitalizados recebidos, do mesmo modo, é possível no "Live-Bildmodus/ modo de imagem ao vivo". Além disso, adicionalmente pode serproduzida uma imagem colorida da seção de superfície de tecido a ser me-dida, que é sobreposta ou colocada em relação com a primeira e/ou segun-da imagem de fluorescência, a fim de, com isso, poder reconhecer de modorápido e confiável uma localização mais exata de arsenais de tecido danifi-cados.

Outras execuções vantajosas da invenção, em particular, umsistema de medição para a determinação da distribuição de pressão parcialde oxigênio podem ser depreendidas das outras reivindicações.

A invenção será esclarecida em detalhes, a seguir, com auxíliode figuras em um exemplo de execução. São mostradas:

Figura 1 uma representação esquemática de um sistema demedição para a determinação da distribuição de pressão parcial de oxigênioem, pelo menos, uma seção de superfície de tecido;

Figura 2 uma vista de cima sobre um lado frontal da unidade decabeçote de medição do sistema de medição de acordo com a figura 1;

Figura 3a,b o comportamento de início e declínio da fluorescên-cia em diferentes pressões parciais de oxigênio em um diagrama;

Figura 4a,b os sinais de controle previstos para o registro daprimeira imagem de fluorescência na fase de início, em um diagrama;

Figura 5 a,b os sinais de controle previstos para o registro dasegunda imagem de fluorescência na fase de declínio, em um diagrama;

Figura 6 uma visualização da distribuição de intensidade da fluo-rescência na fase de início, com auxílio de uma representação na tela, bemcomo, de uma plotagem de perfil,

Figura 7 uma visualização da distribuição de intensidade da fluo-rescência na fase de declínio, com auxílio de uma representação na tela,bem como, de uma plotagem de perfil, e

Figura 8 uma visualização da distribuição de relação com auxí-lio de uma representação na tela, bem como, de uma plotagem de perfil.

Na figura 1, com auxílio de um diagrama de blocos esquemático,está representado um sistema de medição 1 para a determinação da distri-buição de pressão parcial de oxigênio em, pelo menos, uma seção de su-perfície de tecido. Q sistema de medição Icompreende uma unidade de ca-beçote de medição 2, uma unidade de controle 3 e uma unidade de compu-tador 4. A unidade de controle 3 está ligada com a unidade de cabeçote demedição 2 e com a unidade de computador 4. Para a representação gráficados resultados da medição, além disso, a unidade de computador 3 apre-senta, pelo menos, uma unidade de monitor 5.

A unidade de cabeçote de medição 2 é constituída, por exem-pio, de uma placa de suporte 6, que está prevista para a recepção de fontesde luz 7 e, pelo menos, de um sistema de câmera 8. As fontes de luz 7 sãoexecutadas, de preferência, como fontes de luz 7 pulsadas, que são execu-tadas, por exemplo, como LED, como lâmpadas de flash, por exemplo, lâm-padas de alta pressão de xenônio, ou como diodos de laser, bem como,como disposições de diodos de laser.

Sobre a seção de superfície de tecido 9 a ser examinada, depreferência, seções de superfície de tecido da pele humana ou animal é co-locado um sensor óptico de fluorescência 10, sendo que, antes, sobre a se-ção de superfície de tecido 9 a ser examinada é aplicada uma emulsão ouum fluido especial transparente, a fim de causar uma abertura dos poros dapele entre a seção de superfície de tecido 9 e o sensor óptico de fluorescên-cia 10. Deste modo, na área entre a seção de superfície de tecido 9 e osensor óptico de fluorescência 10 são produzidas condições de mediçãootimizadas. O sensor óptico de fluorescência 10 é executado, por exemplo,como filme de sensor planar ou como sensor de micro-partículas, e apresen-ta, de preferência, uma coloração avermelhada. Além disso, esse filme étransparente e é constituído de uma infinidade de moléculas de pigmenta-ção fluorescentes. Por meio do sensor óptico de fluorescência 10 é realiza-da uma medição de oxigênio transcutânea de acordo com o princípio da ex-tinção de fluorescência dinâmica.

O sistema de câmera 8 está disposto perpendicular, acima daseção de superfície de tecido 9 a ser medida, em um intervalo d entre 3 e 15cm, e apresenta, por exemplo, um módulo de CCD 11 (Charge-Coupled De-vice/ dispositivo de carga acoplada) como conversor de imagem opto-elétrico. Além disso, o sistema de câmera 8 está conectado à unidade decontrole 3 do sistema de medição 1.

Na figura 2, por exemplo, mostra uma vista de cima sobre o ladofrontal da unidade de cabeçote de medição 2 durante a operação, voltadapara o objeto da medição, em cuja placa de suporte 6 está representada, nocentro, a lente 12 do módulo de CCD 11. Em torno da lente 12 do módulode CCD 11 estão dispostas diversas fontes de luz 7 realizadas, de preferên-cia, como LEDs, distribuídas de forma simétrica em torno da lente 12, e naverdade, de tal modo que é obtida uma iluminação quase uniforme da seçãode superfície de tecido 9 a ser medida.

Neste caso, a intensidade da luz necessária para a produção dafluorescência pode se controlada por meio do número das fontes de luz 7.Várias fontes de luz 7 desse tipo podem ser reunidas para formar grupos defontes de luz (não representado na figura 2), os quais estão dispostos, domesmo modo, de forma simétrica em relação à lente 12. Em uma forma deexecução preferida, um grupo de fontes de luz desse tipo está equipado,respectivamente, com cerca de 20 a 30 LEDs. Em uma unidade de cabeçotede medição 1 podem estar previstos, por exemplo, quatro ou mais dessesgrupos de fontes de luz, de tal modo que, ao todo está à disposição, pelomenos, entre 80 e 120 LEDs, de preferência, 96 LEDs para a excitação dafluorescência no sensor óptico de.fluorescência 10. O número de LEDs de-pende da potência de luz necessária. Se forem usados, por exemplo, LEDscom uma alta potência de luz, então o número de LEDs pode ser visivel-mente reduzido por grupo de fontes de luz.

As fontes de luz 7 executadas como LED podem ser controladaspor meio de sinais de controle em forma de impulso, que possibilitam flan-cos de ligação na faixa de < = 100 ns. Se forem empregados sensores ópti-cos de fluorescência 10 com porfirinas como pigmento da fluorescência, cu-ja absorção máxima para a excitação de fluorescência se situa na faixa es-pectral azul (cerca de 405 nm) e cuja emissão de fluorescência máxima sesitua na faixa espectral vermelha (cerca de 630 nm), a excitação ocorre a-través dos denominados LEDs "azuis", isto é, que como fontes de luz 7 tra-balham na faixa de UV. Além disso, adicionalmente aos LEDs "azuis" aindapodem estar previstos LEDs "brancos" para a iluminação melhorada da se-ção de superfície de tecido 9 a ser examinada, durante registros de imagemcolorida adicional, por exemplo, do mesmo modo, na placa de suporte 6.

A luz de excitação 13 produzida pelas fontes de luz 7 pulsadas écolocada sobre o sensor óptico de fluorescência 10 que está sobre a seçãode superfície de tecido 9 a ser examinada. Neste caso, a luz de excitação 13incide, de preferência, perpendicular sobre o sensor óptico de fluorescência10. A luz de emissão 14 gerada pelo sensor óptico de fluorescência 10 éregistrada na unidade de cabeçote de medição 2 e convertida em um sinalde dado de imagem elétrico através do módulo de CCD 11 do sistema decâmera 8.

Para o controle das fonte(s) de luz 7 pulsadas, na unidade decontrole 3 está previsto um módulo de controle de fonte de luz 3.1, que estáligado com uma unidade de sinal de disparo 3.2 prevista, do mesmo modo,na unidade de controle 3. Adicionalmente, a unidade de controle 3 apresen-ta um módulo de controle de câmera 3.3 ligado, do mesmo modo, com aunidade de sinal de disparo 3.2, que está previsto para o controle do siste-ma de câmera 8 ou do módulo de CCD 11. A unidade de sinal de disparo3.2, bem como, o módulo de controle de câmera 3.3 estão ligados com aunidade de computador 4 através de condutores de controle SL. Na unidadede computador 4 está prevista uma rotina de controle e avaliação AAR, paraa avaliação dos dados de medição recebidos, por exemplo, na forma de da-dos de imagem digitalizados. Controlado através da rotina de controle e ava-liação AAR, na unidade de sinal de disparo 3.2 é produzido um sinal de dis-paro ts de formato retangular, que é conduzido, ao mesmo tempo, para omódulo de controle de fonte de luz 3.1 e para o módulo de controle de câ-mera 3.3.

Por meio do módulo de controle de fonte de luz 3.1 são contro-ladas as fonte(s) de luz 7 correspondentes ao sinal de disparo ts, e na ver-dade de tal modo que, é gerado um impulso da luz de excitação de umcomprimento de cerca de 100 ps, com o qual é admitida a seção de superfí-cie de tecido 9 a ser examinada. O registro de imagens de fluorescência o-corre, do mesmo modo, disparado através do sinal de disparo ts, e na ver-dade por meio do módulo de controle de câmera 3.3, que controla o sistemade câmera 8 ou o módulo de CCD 11 correspondente ao sinal de disparo ts.Em uma forma de execução preferida, ao lado das imagens de fluorescên-cia também são registradas imagens normais (registros de RGB) através dosistema de câmera 8, e na verdade alternando com os registros de imagensde fluorescência, por exemplo, em um ritmo de 2:3, isto é, em primeiro lugarsão produzidas, imediatamente uma depois da outra, uma primeira e umasegunda imagem de fluorescência FBt1 FB2, seguida de uma primeira até aterceira imagem normal NB1 - NB3.

Em uma forma de execução preferida, o tempo de registro dasimagens de fluorescência está de acordo com o período de tempo de exci-tação, e por conseguinte, do mesmo modo, é de cerca de 100 ps. Em con-trapartida, o tempo de registro para uma imagem normal pode ser escolhidovariável, de preferência, entre 5 e 30 ms. A freqüência de registro de ima-gem das imagens normais se situa, com isso, por exemplo, em cerca de33,33 Hz, e das imagens de fluorescência, portanto, em cerca de 6,7 Hz.

Nas figuras 3a e 3b, a título de exemplo, em uma primeira e emuma segunda pressão parcial de oxigênio P1, P2, o trajeto da intensidade Ida luz de emissão 14 ou da fluorescência gerada está distribuído ao longodo tempo t. Nesse caso, o sensor óptico de fluorescência 10 é admitido comluz de excitação 13 ao longo de um período de excitação que se estende doinstante t = 0 até um primeiro instante t1, e a intensidade I da fluorescênciaé determinada ao longo do tempo t. Em função da concentração de oxigênioexistente ou da primeira pressão parcial de oxigênio e da segunda pressãoparcial de oxigênio P1, P2 na seção de superfície de tecido 9 a ser exami-nada é reduzida a fase de início e de declínio AnP, AbP da fluorescência. Afase de início AnP designa o período de tempo necessário desde a excita-ção da fluorescência até o alcance de um valor de saturação Imax, e a fasede declínio AbP, o período de tempo necessário após o desligamento da luzde excitação 13 para o declínio do valor de saturação Imax alcançado até ovalor zero.

No caso de uma concentração de oxigênio menor e, com isso,de uma primeira pressão parcial de oxigênio P1 pequena (figura 3a), a fasede início AnP se estende ao longo de todo o espaço de tempo de excitaçãoaté o primeiro instante t1. Do mesmo modo, obtém-se uma fase de declínioAbP relativamente longa, que se estende do primeiro instante t1 até um se-gundo instante t2. Na figura 3b está representado, por exemplo, o trajeto daintensidade I da fluorescência para uma concentração de oxigênio aumen-tada, ou para uma segunda pressão parcial de oxigênio P2, que em compa-ração com o traçado representado na figura 3a apresenta fases de início ede declínio AnP, AbP visivelmente reduzidas. A fase de início AnPse esten-de, no exemplo de execução observado, do primeiro instante t=0 até umterceiro instante t3, no qual o valor de saturação Imax é obtido, e o valor desaturação Imax obtido é mantido até inclusive o primeiro instante t1, no qual aluz de excitação 13 é desligada. Após o desligamento da luz de excitação 13no primeiro instante t1, é iniciada a fase de declínio AbP, e se estende atéum quarto instante t4, que entra visivelmente mais cedo que o segundo ins-tante t2.

Através da formação de uma primeira integral de intensidade A1ao longo do espaço de tempo de excitação de t=0 até t=1, e de uma segun-da integral de intensidade A2 ao longo da fase de declínio AbP ou do espa-ço de tempo de declínio de t=t1 até t=t2 ou t3, o comportamento da flores-cência dependente da distribuição de pressão parcial de oxigênio existentepode ser quantificado. Para isso, dos dados de imagem digitalizados da pri-meira e da segunda imagem de fluorescência FB1, FB2 são obtidas a pri-meira integral de intensidade e a segunda integral de intensidade A1, A2, epara a eliminação de influências de interferência é determinada a seguinterelação R, a partir da primeira integral de intensidade e da segunda integralde intensidade A1, A2 obtidas:

R = A1 / A/2

A relação R determinada apresenta uma proporcionalidade dire-ta em relação à distribuição de pressão parcial de oxigênio na seção de su-perfície de tecido 9 a ser examinada, e uma proporcionalidade inversa emrelação à duração de declínio da fluorescência.

Na figura 4a está representado, a titulo de exemplo, um primeirosinal de controle sl, e na figura 4b está representado segundo sinal de con-trole sk previsto para o controle do sistema de câmera 8, respectivamente,oposto ao traçado da intensidade I da fluorescência. O primeiro e o segundosinal de controle sl, sk são executados, de preferência, como sinais retangu-lares periódicos com uma amplitude A cuja posição de fases está em con-cordância disparada através do sinal de disparo ts. Tanto o primeiro comotambém o segundo sinal de controle sl, sk assumem a amplitude A para oinstante t=0, e caem para o valor zero para o instante t1. Por meio do se-gundo sinal de controle sk é controlado o registro do sistema de câmera 8, eé produzida uma primeira imagem de fluorescência FB1 na fase de inícioAnP da fluorescência.

Para o registro de uma segunda imagem de fluorescência FB2na fase de declínio AbP da fluorescência, a fase do segundo sinal de contro-le sk representado na figura 4b é deslocada em torno de um deslocamentode fases de cerca de 100 ps que corresponde exatamente ao período deexcitação. Por conseguinte, resulta o terceiro sinal de controle sk represen-tado na figura 5b para o controle do sistema de câmera 8, para o registro dasegunda imagem de fluorescência FB2 na fase de declínio AbP. O terceirosinal de controle sk*, do mesmo modo, é executado como sinal retangularperiódico com uma amplitude A. Na figura 5a está representado, de novo, oprimeiro sinal de controle sl previsto para o controle das fontes de luz 7. Emvirtude do deslocamento de fases em torno de cerca de 100 ps correspon-dente ao período de excitação, entre o primeiro e o terceiro sinal de controlesl, sk*, por meio do terceiro sinal de controle sk* que assume sua amplitudeA para o primeiro instante t1, é iniciado o registro da segunda imagem defluorescência FB2 e, com isso, toda a fase de declínio AbP da fluorescênciaé registrada até o segundo instante t2.

As primeiras e segundas imagens de fluorescência FB1, FB2geradas por meio dos primeiro até o terceiro sinal de controle sl, sk, sk , pelomódulo de controle de câmera 3.3 são transmitidas à unidade de computa-dor 4, e nessa unidade são avaliadas por meio da rotina de controle e avali-ação AAR. Para a determinação das intensidades de fluorescência, comauxílio dos dados de imagem existentes na forma digital, da primeira e dasegunda imagem de fluorescência FB1, FB2 são determinadas a primeiraintegral de intensidade e a segunda integral de intensidade A1, A2, e emseguida, é calculada sua relação R.

A seguir, a título de exemplo, por meio do processo de acordocom a invenção será determinada a distribuição de pressão parcial de oxi-gênio de uma gota 15 da solução aquosa de sulfeto de sódio sob ar ambien-te, que está sobre uma superfície da mesa. As distribuições de intensidadeda fluorescência estão representadas nas figuras de 6 a 8, respectivamente,com auxílio de uma representação de monitor, bem como, de uma plotagemdo perfil de PP1 até PP3. Para isso, é usado um sensor de oxigênio planar16 como sensor óptico de fluorescência 10. A gota 15, em oposição ao arambiente, está quase isenta de oxigênio, uma vez que o oxigênio contido nasolução aquosa oxida na forma de sulfeto (SO32") para sulfato (SO42") e, comisso, escapa da solução aquosa. A diferença de pressão parcial de oxigênioentre a gota 15 e o ar ambiente é reproduzida por meio de uma intensidadede fluorescência alterada e do comportamento de declínio correspondente.O registro de imagem, neste caso, ocorreu sob condições de luz ambiente.

De acordo com o processo descrito anteriormente, foi geradauma primeira imagem de fluorescência e uma segunda imagem de fluores-cência FB1, FB2, e transmitida para a unidade de computador 4, e por meioda rotina de controle e avaliação AAR, respectivamente, com auxílio da pri-meira e da segunda imagem de fluorescência FB1, FB2 existentes na formade dados de imagem digitalizados, a intensidade de fluorescência 11, 12 foicalculada na fase de início e na fase de declínio AnP, AbP da fluorescência,bem como, sua relação R.

Na figura 6 está representada, a título de exemplo, por meio deuma representação de valor de cinza a distribuição de intensidade da fluo-rescência 11 na fase de início AnP da fluorescência da área de medição to-da, e em uma primeira plotagem do perfil PP1 ao longo de um plano de cor-te escolhido através da área de medição. Neste caso, a primeira plotagemdo perfil PP1 mostra os valores de cinza medidos de uma série de dadoshorizontais a partir da área central da distribuição de intensidade da fluores-cência 11. A distribuição de intensidade da fluorescência 11 apresenta ino-mogeneidades visíveis (por exemplo, o "traço - de 11 horas" dentro da gota15). As bordas da gota 15, além disso, apresentam uma intensidade maior,que também é evidente através de dois picos na primeira plotagem do perfilPP1. Esses picos, todavia, não devem ser atribuídos a uma pressão parcialde oxigênio mais baixa, mas condicionados pela condução de luz dentro dagota 15, bem como, por um desacoplamento mais eficiente da luz nas bor-das da gota.

Na figura 7 está representada a distribuição de intensidade dafluorescência 12 medida durante a fase de declínio AbP com a segunda plo-tagem do perfil PP2 correspondente. Em princípio, a distribuição de intensi-dade da fluorescência 12 apresenta as mesmas estruturas como a anterior,isto é, inomogeneidades (por exemplo, o "traço - de 11 horas" dentro dagota 15) do sensor de oxigênio planar 16, além disso, podem ser reconheci-das na figura 7, contudo, com diferentes intensidades.

Na figura 8 está representada a relação R das duas distribuiçõesde intensidade da fluorescência 11, 12 com auxílio de uma distribuição derelação VV. Em virtude da formação da relação, de agora em diante todasas inomogeneidades como, por exemplo, o chamado "traço - de 11 horas" eas máximas nas bordas da gota desapareceram. O ruído do sensor de oxi-gênio planar 16 provocado em virtude dos efeitos de interferência é clara-mente reduzido dentro da gota 15 que apresenta uma pequena pressãoparcial de oxigênio em comparação com a pressão parcial de oxigênio maisalta no ambiente da gota. O comportamento descrito do sensor óptico defluorescência 10 é apropriado, em particular, para aplicações medicinais,uma vez que as distribuições de pressão parcial de oxigênio a serem encon-tradas ali muitas vezes apresentam um valor extremamente pequeno. Tam-bém os valores de cinza representados na terceira plotagem do perfil PP3de uma série de dados horizontais através da distribuição de relação VV, emparticular, os picos ausentes nas bordas da gota mostram uma redução visí-vel dos efeitos de interferência.

Por meio do registro das imagens normais NB1 a NB3 adicionaise da sobreposição dessas imagens com a primeira e a segunda imagem defluorescência FB1, FB2 ou de suas distribuições de intensidade da fluores-cência 11, 12 e/ou com a distribuição de relação VV pode ser visualizada, porconseguinte, a distribuição de oxigênio em uma seção de superfície de teci-do 9 junto com a imagem colorida através da unidade de monitor 5, peloque, para um médico, por exemplo, é visivelmente facilitada a identificaçãode áreas da seção de superfície de tecido examinada, que apresentam con-centração de oxigênio muito pequena.

Neste caso, o registro de imagem ocorre, de preferência, sobcondições de luz ambiente e/ou em um modo ao vivo.

A invenção foi descrita em um exemplo de execução preceden-te. É compreensível que, são possíveis inúmeras alterações, bem como,modificações, sem que com isso, a idéia da invenção que serve de base àinvenção seja abandonada. Por exemplo, através deListagem dos números de referência

1 sistema de medição

2 unidade de cabeçote de medição

3 unidade de controle

3.1 módulo de controle de fonte de luz

3.2 unidade de sinal de disparo

3.3 módulo de controle de câmera

4 unidade de computador

5 unidade de monitor

6 placa de suporte

7 fonte(s) de luz

8 sistema de câmera

9 seção de superfície de tecido

10 sensor óptico de fluorescência

11 módulo de CCD

12 lente

13 luz de excitação

14 luz de emissão

15 gotas

16 sensor de oxigênio planar

AAR rotina de controle e avaliação

A1 primeira integral de intensidade

A2 segunda integral de intensidade

d intervalo

FB1 primeira imagem de fluorescência

FB2 segunda imagem de fluorescência

I intensidade da fluorescência

Imax valor de saturação

11,12 distribuições dê intensidade da fluorescência

NB1 primeira imagem normal

NB2 segunda imagem normal

NB3 terceira imagem normalP1 primeira pressão parcial de oxigênioP2 segunda pressão parcial de oxigênioPP1 primeira plotagem do perfilPP2 segunda plotagem do perfilPP3 terceira plotagem do perfilSL condutores de controlet1-t4 primeiro até o quarto instantets sinal de disparoVV imagem de relação

Claims

1. Processo para a determinação da distribuição de pressão par-cial de oxigênio em, pelo menos, uma seção de superfície de tecido (9), emparticular, de uma seção de superfície de tecido da pele,no qual é aplicado um pigmento de fluorescência,no qual, o pigmento de fluorescência aplicado sobre a seçãode superfície de tecido (9) é admitido com luz de excitação(13) para a produção de uma fluorescência,no qual, na fase de início (AnP) da fluorescência é registradapor meio de um sistema de câmera (8), pelo menos, umaprimeira imagem de fluorescência (FB1) e na fase de declí-nio (AbP) da fluorescência é registrada, pelo menos, umasegunda imagem de fluorescência (FB2),no qual, as intensidades da fluorescência (A1, A2) na fasede início e de declínio (AnP, AbP) são definidas com auxílioda primeira e da segunda imagem de fluorescência (FB1,FB2) eno qual, através da imagem de relação das intensidades dafluorescência (A1, A2) determinadas, é determinada a distri-buição de pressão parcial de oxigênio (P1, P2) na, pelo me-nos uma, seção de superfície de tecido (9).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, no qual, para aexcitação da fluorescência é usada luz de excitação (13) pulsada, cujo es-pectro se situa, de preferência, na faixa de UV.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, no qual, a luz deexcitação (13) pulsada é gerada por meio de uma fonte de luz (7) pulsada.

4. Processo de acordo com uma das reivindicações de 1 a 3, noqual, a duração de excitação é escolhida igual à duração de recepção, sen-do que, a duração de excitação apresenta, de preferência, 100 ps.

5. Processo de acordo com uma das reivindicações de 1 a 4, noqual, a recepção da primeira imagem de fluorescência e da segunda imagemde fluorescência (FB1, FB2) é controlada através de um sinal de dispa-ro (ts).

6. Processo de acordo com uma das reivindicações de 1 a 5, noqual, na fase de início e de declínio(AnP, AbP) são registradas a primeiraimagem de fluorescência e a segunda imagem de fluorescência (FB1, FB2)como dados de imagem digital, e partindo disso as intensidades da fluores-cência são determinadas como primeira integral de intensidade e segundaintegral de intensidade (Α1, A2).

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, no qual, é deter-minada a relação (R) da primeira para a segunda integral de intensidade(Α1, A2) que é uma medida para a distribuição de pressão parcial de oxigê-nio (Ρ1, P2) existente na seção de superfície de tecido (9) a ser examinada.

8. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores,no qual, adicionalmente às imagens de fluorescência (FB1, FB2) registradasatravés do sistema de câmera (8) são registradas imagens normais (NB1,NB2) da seção de superfície de tecido (9) a ser examinada.

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, no qual, a duraçãode registro prevista para a captação das imagens normais é escolhida entre 1 e 30 ms.

10. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores,no qual, como pigmento da fluorescência é empregada porfirina.

11. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores,no qual, antes da aplicação do pigmento da fluorescência sobre a seção desuperfície de tecido (9) a ser examinada é aplicada uma emulsão transpa-rente, ou um fluido especial transparente.

12. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores,no qual, a intensidade da luz de excitação (13) é regulada por meio do nú-mero das fontes de luz (7) executadas, de preferência, como LED.

13. Sistema de medição para a determinação da distribuição depressão parcial de oxigênio em, pelo menos, uma seção de superfície detecido (9), em particular, de uma seção de superfície de tecido da pele,- com, pelo menos, um sensor óptico de fluorescência (10) queapresenta um pigmento de fluorescência, o qual é aplicadosobre a seção de superfície de tecido (9) a ser examinada,- com, pelo menos, uma fonte de luz (7) para a geração de luzde excitação (13), com a qual o pigmento de fluorescênciaaplicado na seção de superfície de tecido (9) é admitido paraa produção de uma fluorescência,- com, pelo menos, um sistema de câmera (8) para a recepçãode, pelo menos, uma primeira imagem de fluorescência (FB1)na fase de início (AnP) da fluorescência e, pelo menos, umasegunda imagem de fluorescência (FB2) na fase de declínio(AbP) da fluorescência,- com, pelo menos, uma rotina de controle e de avaliação (A-AR), por meio da qual, as intensidades da fluorescência (A1,A2) na fase de início e de declínio (AnP, AbP) são definidascom auxílio da primeira e da segunda imagem de fluorescên-cia (FB1, FB2) e através da imagem de relação das intensi-dades da fluorescência (Α1, A2) determinadas, é determina-da a distribuição de pressão parcial de oxigênio na, pelo me-nos uma, seção de superfície de tecido (9).

14. Sistema de medição de acordo com a reivindicação 13, noqual, a fonte de luz (7) é executada como pulsada.

15. Sistema de medição de acordo com a reivindicação 13 ou-14, no qual a fonte de luz (7) é executada como LED1 lâmpada de flash oudiodo de laser.

16. Sistema de medição de acordo com uma das reivindicaçõesde 13 a 15, no qual, para o aumento da intensidade da luz de excitação (13)estão previstas várias fontes de luz (7) executadas, de preferência, como LED.

17. Sistema de medição de acordo com a reivindicação 16, noqual, várias fontes de luz (7) executadas, de preferência, como LED formamum grupo de fontes de luz, e vários grupos de fontes de luz desse tipo sãodispostos simetricamente em torno do sistema de câmera (8).

18. Sistema de medição de acordo com uma das reivindicaçõesde 13 a 17, no qual, o sensor óptico de fluorescência (10) é executado comofilme de sensor planar ou como sensor de micro-partículas.

19. Sistema de medição de acordo com uma das reivindicaçõesde 13 a 18, no qual, o sistema de câmera (8) está disposto perpendicularsobre a seção de superfície de tecido (9) a ser medida em um intervalo (d)entre 3 e 15 cm.

20. Sistema de medição de acordo com uma das reivindicaçõesde 13 a 19, no qual, para a recepção de imagens de fluorescência (FB1,FB2) e imagens normais (NB1 - NB3) como conversor de imagem opto-elétrico o sistema de câmera (8) apresenta um módulo de Charge-CoupledDevide (CCD) (11).

21. Sistema de medição de acordo com uma das reivindicaçõesde 13 a 20, no qual, para o controle da, pelo menos uma, fonte de luz (7),bem como, do sistema de câmera (8) estão previstas uma unidade de con-trole (3) e uma unidade de computador (3) ligada com essa unidade.

22. Sistema de medição de acordo com a reivindicação 21, noqual, a unidade de controle (3) apresenta uma unidade de sinal de disparo(3.2) para a produção de um sinal de disparo (ts), através do qual ocorre umcontrole simultâneo da fonte de luz (7), bem como do sistema de câmera (8).

23. Sistema de medição de acordo com uma das reivindicaçõesde 13 a 22, no qual, a fonte de luz (7) é executada como fonte de luz de UV(7) pulsada, e adicionalmente a essa fonte está prevista, pelo menos, umafonte de luz normal pulsada, para a iluminação da câmara de medição, parao registro de uma imagem normal (NB1 - NB3).