CN104363827B - 用于估计对象的身体的部分的液体成分的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

提供了用于估计对象的身体的部分中的液体体积的方法，所述方法包括：获得对所述对象的所述身体的所述部分的周长c的测量结果；使用跨所述对象的所述身体的所述部分附着的电极来获得对所述对象的所述身体的所述部分的阻抗的测量结果；并且根据对所述阻抗的测量结果和对所述周长c的所述测量结果来估计所述对象的所述身体的所述部分中的所述液体体积。还提供了一种包括被配置为执行所述方法的控制单元的装置。

Description

用于估计对象的身体的部分的液体成分的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于估计对象的身体的部分的液体成分的方法和装置，并且具体涉及用于根据生物阻抗测量结果来估计对象的身体的部分(例如他们的肺)的液体成分的方法和装置。
背景技术
肺水肿是由诸如心力衰竭或肾病的多个不同的疾病引起的临床病情。它由肺毛细血管中的血压升高之后的肺的间质和肺泡空间中的液体的累积构成，所述肺毛细血管中的血压升高导致水从血管渗漏到肺空间。该病情具有渐进的性质，并且肺水肿的临床体征出现得晚，典型地在肺液体已经从间质水肿的最初阶段增加了至少六倍时出现。这意味着肺水肿常常没有被及早检测到，并且针对患者的必要处置被延迟。
用于检测肺水肿的现有临床方法(例如胸部放射摄影或者肺毛细血管楔压测量)是有创并且昂贵的。对肺液体体积的临床前检测和监测将加强医学处置并且潜在地减少患有肺水肿的患者的住院治疗产生的医学成本。
生物阻抗光谱法(BIS)是用于检测肺水肿的低成本和无创技术。该技术的根本原理是生物组织的电阻抗(电阻和电抗)被直接链接到组织的水合和水成分，即，细胞内水和细胞外水。因此，对组织的电属性的测量结果能够指示身体的该部分存在的液体的量。BIS方法已经用于确定身体中的水的总量和身体组成(即，脂肪和去脂肪质量)。当前，使用全身测量系统、胸内测量系统或经胸测量系统，BIS已经用于监测作为针对肺水肿的指标的液体的累积。
胸内BIS和经胸BIS提供比全身技术更加灵敏和直接的肺液体成分的量度，所述全身技术检测外围区域和肺区域中的液体累积。然而，胸部BIS测量结果当前只能够用于生成能够指示肺水肿的开始的对肺液体成分随时间的推移而变化的定性评估，而还不可能使用这些测量结果对肺中的液体的量进行定量或者对肺液体成分的变化进行定量。
因此，存在对于用于根据生物阻抗测量结果来估计肺的液体成分的改进的方法和装置的需求，所述改进的方法和装置能够提供对肺中的液体的量和/或肺液体成分的变化的定量指示。这样的方法和装置能够在监测系统中使用以检测肺水肿的存在和进展，并且监测患者病情的改善作为接受处置的结果。
发明内容
通过使用被放置在胸部区域中的皮肤上的电极测量生物组织的电属性(具体为阻抗)来执行经胸生物阻抗测量。由于体液具有比空气、脂肪、肺组织以及胸腔中存在的连接组织更高的导电率，因此肺中的高液体成分导致所测量的阻抗减少。另外，生物组织的阻抗不仅由其组成(或水量)来确定，而且由所测量的体积的形状和大小来确定。
已经发现经胸BIS测量结果与对象的胸部的横截面面积密切地相关联，其中，胸围越大(并且因此横截面面积越大)导致所测量的阻抗越高。已经发现即使被放置在胸部上的电极之间的间隔在不同的对象之间是恒定的时也是这样的情况。图1中的图表绘制了通过脂肪质量(FM)的百分率单位来进行归一化的胸围(以厘米cm测量)对细胞外空间的电阻REXT(细胞外空间的电阻REXT是根据如De Lorenzo A、Andreoli A、Matthie J、Withers P.的“Predicting body cell mass with bioimpedance by using theoretical methods:atechnological review”(J Appl Physiol，1997年，82:第1542-1558页)中所描述的生物组织阻抗的Cole-Cole模型的外部电阻)的曲线图。从图1能够看出，胸围与所测量的电阻之间存在近似线性关系，这表明能够使用针对对象的胸围进行调节的生物阻抗测量结果来获得对肺液体成分的定量评估。
通过分析平均REXT与具有被承载在其上的织物电极的胸带的大小之间的关系观察到相似的发现，所述织物电极用于测量心力衰竭患者中的经胸生物阻抗。使用的胸带的大小(以及因此在BIS电极之间的线性距离)大体上与患者的胸围成比例。图2是示出了胸带大小以及因此在BIS电极之间的线性距离和在患有心力衰竭的患者中所测量的平均外部电阻的影响的图表。在图2中，将四种大小的胸带(中-M、大-L、超大-XL以及特大-XXL)分组为两个集合，并且能够看出，针对较大的胸带集合的REXT平均值比针对较小的胸带集合的REXT平均值高，而不论脂肪质量和身体组成。实际上，胸围越大(并且因此在生物阻抗测量电极之间的线性距离就越大)所测量的组织的阻抗就越高。
因此，提供了使用生物阻抗测量结果的对象的身体中的(具体为对象的肺中的)液体的定量评估，所述定量评估考虑了对象的胸部大小和用于测量在胸部组织上的生物阻抗的电极之间的距离。
具体地，根据本发明的第一方面，提供了一种用于估计对象的身体的部分中的液体体积的方法，所述方法包括：获得对所述对象的所述身体的所述部分的周长c的测量结果；使用跨所述对象的所述身体的所述部分附着的电极来获得对所述对象的所述身体的所述部分的阻抗的测量结果；并且根据对所述阻抗的测量结果和对所述周长c的测量结果来估计所述对象的所述身体的所述部分中的所述液体体积。
优选地，获得对所述周长c的测量结果的步骤包括使用被围绕所述对象的所述身体的所述部分放置的周长传感器来获得对所述周长c的测量结果。这允许在所述对象不采取任何行动的情况下自动获得所述周长测量结果。
在一些实施例中，获得对所述周长c的测量结果的步骤包括使用被围绕所述对象的所述身体的所述部分放置的周长传感器来获得对所述周长的多个测量结果，并且对所述多个测量结果求平均以提供对所述周长c的测量结果。尤其在所述测量结果是对所述对象的胸部的周长的测量结果的情况下，这允许考虑由于呼吸的所述周长随时间的推移而变化的影响。
在备选的、次优选的实施例中，获得对所述周长c的测量结果的步骤能够包括接收由所述对象或其他用户做出的对所述周长c的测量结果。
在一些实施例中，根据对所述阻抗的测量结果和对所述周长c的测量结果来估计所述对象的所述身体的所述部分中的所述液体体积的步骤还使用跨所述对象的皮肤的所述电极之间所测量的距离d。
在优选实施例中，所述距离d是预定的。例如，在所述电极被附着或集成到背带或其他衣物中的情况下是这样，这意味着所述电极之间的所述距离是固定的。
在备选实施例中，所述方法还包括获得对跨所述对象的所述皮肤的所述电极之间的所述距离d的测量结果的步骤。任选地，获得对跨所述对象的所述皮肤的所述电极之间的所述距离d的测量结果的步骤能够包括接收由所述对象或其他用户做出的对所述距离d的测量结果。然而，获得对跨所述对象的所述皮肤的所述电极之间的所述距离d的测量结果的步骤优选地包括使用传感器来获得对所述距离d的测量结果。这允许在所述对象不采取任何行动的情况下自动获得对所述距离测量结果。
获得对所述对象的所述身体的所述部分的所述阻抗的测量结果的步骤优选地包括在所述对象的所述身体的所述部分上施加交流电并且测量电势。优选地，获得对所述对象的所述身体的所述部分的所述阻抗的测量结果的步骤包括跨所述对象的所述身体的所述部分在多个频率下施加交流电并且测量在每个频率下的电势。这允许单独确定归因于细胞外液和细胞内液的阻抗的分量。
在优选实施例中，估计所述液体体积的步骤包括求以下公式的值：
其中，VEXT是所述身体的所述部分的细胞外水的体积，REXT是对应于所述细胞外液的所述阻抗测量结果的分量，A是电极的横截面面积，并且ρEXT是所述细胞外水的电阻率。
优选地，身体的所述部分是所述对象的肺，所述周长c是所述对象的胸部的周长，并且所述液体体积是所述对象的所述肺中的细胞外液的体积。
根据本发明的第二方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括在其中实施的计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置为使得当由合适的计算机或处理器执行所述计算机可读代码时，所述计算机或所述处理器执行以上描述的方法。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于估计对象的身体的部分中的液体体积的装置，所述装置包括控制单元，所述控制单元被配置为：获得对所述对象的所述身体的所述部分的周长c的测量结果；使用跨所述对象的所述身体的所述部分附着的电极来获得对所述对象的所述身体的所述部分的阻抗的测量结果；并且根据对所述阻抗的测量结果和对所述周长c的测量结果来估计所述对象的所述身体的所述部分中的所述液体体积。
在优选实施例中，所述装置还包括周长传感器，所述周长传感器被配置为被围绕所述对象的所述身体的所述部分放置，并且测量所述对象的所述身体的所述部分的所述周长c。这允许在所述对象不采取任何行动的情况下自动获得对所述周长测量结果。
在一些实施例中，所述控制单元被配置为使用所述周长传感器来获得对所述周长的多个测量结果，并且对所述多个测量结果求平均以提供对所述周长c的测量结果。尤其是在所述测量结果是对所述对象的胸部的周长的测量结果的情况下，这允许考虑归因于呼吸的所述周长随时间的推移而变化的影响。
在备选的、次优选的实施例中，所述控制单元被配置为接收来自所述对象或其他用户的指示对所述周长c的测量结果的输入。
在一些实施例中，所述控制单元能够被配置为根据对所述阻抗的测量结果、对所述周长c的测量结果以及跨所述对象的所述皮肤的所述电极之间所测量的距离d来估计所述对象的所述身体的所述部分中的所述液体体积。
优选地，所述距离d是预定的。例如，在所述电极被附着或集成到背带或其他衣物中的情况下是这样，这意味着所述电极之间的所述距离是固定的。
备选地，所述控制单元还被配置为获得对跨所述对象的所述皮肤的所述电极之间的所述距离d的测量结果。在一些实施例中，所述控制单元被配置为从所述对象或其他用户接收指示对所述距离d的测量结果的输入。在备选的优选实施例中，所述装置还包括用于测量跨所述对象的所述皮肤的所述电极之间的所述距离的传感器。这允许在所述对象不采取任何行动的情况下自动获得对所述距离测量结果。
所述装置优选地被配置为使用所述电极在所述对象的所述身体的所述部分上施加交流电并且测量电势。更加优选地，所述装置被配置为跨所述对象的所述身体的所述部分在多个频率下施加交流电并且测量在每个频率下的电势。这允许单独确定归因于细胞外液和细胞内液的阻抗的分量。
优选地，所述控制单元被配置为通过以下公式来估计所述液体体积：
其中，VEXT是所述对象的所述身体的所述部分中的细胞外水的体积，REXT是对应于所述细胞外液的所述阻抗测量结果的分量，A是电极的横截面面积，并且ρEXT是所述细胞外水的电阻率。
在优选实施例中，身体的所述部分是所述对象的肺，所述周长c是所述对象的胸部的周长，并且所述液体体积是所述对象的所述肺中的细胞外液的体积。
附图说明
为了更好地理解本发明并且更加清楚地示出可以如何实现本发明，现在将仅通过范例的方式来参考附图，其中：
图1是示出根据针对多个对象的生物阻抗测量结果确定的胸围对电阻的图表；
图2是示出根据多个对象的生物阻抗测量结果确定的胸带大小对平均电阻的图表；
图3是根据本发明的实施例的用于测量对象的身体的部分的液体成分的装置的图示；
图4示出了在测量电极被定位在对象的胸部上的点B处的情况下，被由电极在对象的胸部上的点A处施加的电流包被的组织的体积V的可能的几何结构的表示；并且
图5是图示了根据本发明的实施例的根据生物阻抗测量结果估计肺的液体成分的方法的流程图。
具体实施方式
图3示出了根据本发明的实施例的用于测量对象的身体的部分的液体成分的装置。所述装置2在图3中被示出为由对象4穿戴或附着到对象4。装置2包括连接到电极8、10、12、14的控制单元6，所述电极8、10、12、14被附着到对象4的皮肤或者以其他方式被放置为与对象4的皮肤相接触。在图示的实施例中，提供了两对电极。第一对电极8、12在一个或多个选定的频率下将小的电流递送到对象4的胸部中。第二对电极10、14(其中的每个被靠近第一成对电极8、12中的相应的一个放置)被放置在对象4的皮肤上，以测量对象4的胸部上的电势差。在这里，如在图示的实施例中，装置2是用来测量对象4的肺的液体成分，每对中的电极被放置在对象4的胸腔的相对侧上。因此图示的装置2是经胸生物阻抗测量系统。
电极8和12形成了第一对电极并且用于将交流电施加或注入到对象4的身体中，并且另一对电极10和14用于测量对象4的胸部上的电势(电压)。由电极对8和12施加或注入的交流电的频率能够从例如1kHz的最小频率到例如1MHz的最大频率逐步变化。如以下更加详细地讨论的，使用具有不同频率的电流来获得多个生物阻抗测量结果允许单独确定细胞外水的电阻和细胞内水的电阻。
具体地，在低测量频率下(例如接近0Hz)所测量的生物组织阻抗主要由细胞外液成分及其特性来确定。在这些低频率下，注入的电流不易通过细胞膜。在较高的频率下，由于注入的电流能够通过细胞膜，因此生物组织的电属性由细胞内液成分和细胞外液成分二者来确定。因此，细胞内液成分和细胞外液成分对所测量的生物阻抗的影响取决于注入的电流的频率。这允许根据Cole-Cole模型的对生物组织的电属性的表征。当细胞外液成分是阻抗的主要分量时，对多个频率下的测量结果的使用允许通过在直流(DC，零Hz的频率)下的组织的电属性内插值的近似。
由第二对电极10、14测量的电势由控制单元6进行处理，以确定在施加或注入的交流电的具体频率下对象4的身体中的居间组织的阻抗。控制单元6向相关的电极8、12提供要被施加到对象4的所要求的频率下的电流，并且从第二对电极10、14接收所测量的电势。控制单元6能够根据本发明来处理所测量的(一个或多个)电势，以确定居间组织的阻抗和液体成分。备选地，控制单元6能够将测量结果传输到处理该测量结果以确定组织的阻抗和液体成分的远程站(例如智能电话、膝上型计算机、台式计算机或者其他处理设备)。能够通过缆线或者使用无线传输来执行该传输。
尽管没有被示出在图3中，但是电极8、10、12、14优选地是衣物、背带或胸带或胸条的部分或者以其他的方式被集成到衣物、背带或胸带或胸条中，使得它们被容易地施加到对象4(这也有助于针对具体对象4确保针对多个生物阻抗的测量在对象4上的电极的恒定的位置)。这还意味着根据本发明在确定液体成分中所要求的在每对中的电极之间的距离将是已知的或者容易确定的。电极8、10、12、14能够是适合于做出生物阻抗测量的任何类型的电极，包括织物电极。
备选地，电极8、10、12、14能够是“松开的”(即，不作为被集成到背带或衣物中的集合)，这意味着它们能够被单独应用到对象4的身体的适当部分。然而，在这种情况下，一旦成对电极已经应用于对象4的身体，那么将有必要单独确定所述成对电极之间跨对象4的皮肤的距离。该距离能够由对象4或由健康护理专业人员手动测量，或者能够由装置2中提供的传感器自动测量。
在图示的实施例中，使用线将电极8、10、12、14连接到控制单元6，但是应当理解，能够将电极备选地以无线方式连接到控制单元6。在那些实施例中，能够将控制单元6远离对象4定位。
除了控制单元6和电极8、10、12、14，由于根据本发明需要对对象4的身体的部分的周长的测量结果，以便确定肺液体成分，因此装置2优选地还包括用于测量对象4的身体的部分的周长的传感器16，通过所述传感器16来做出阻抗测量。在图示的实施例中，传感器16用于测量对象4的胸围，并且因此被配置为带或条的形式以被围绕对象4的胸部穿戴。
传感器16能够使用本领域中已知的多个技术中的任一种来测量对象4的胸围(或者对象4的身体的任何其他部分的周长)。例如，传感器16能够使用电阻性原理或感应性原理来测量对象4的胸围。WO 2009/125327中描述了使用电阻性原理或感应性原理的示例性周长测量传感器。具体地，自动评估胸围的一种方式能够使用构造在弹性织物带中的压阻传感器，所述弹性织物带被放置在可穿戴背心内或简单地附着到对象的胸部。当以预定义的长度被拉长时，所述压阻带的电属性被确定，并且接着与所述带被围绕对象的胸部放置时获得的属性进行比较。在给定所述压阻材料的特性的情况下，电属性的变化能够用于确定沿着对象的胸的带的长度，从而指示对象4的胸围。相似类型的测量传感器能够用于测量跨电极之间对象4的皮肤的距离。在一些情况下，能够提供单个传感器以用于测量胸围并且用于测量跨对象4的皮肤的距离。
在备选的、次优选的实施例中，能够由对象4或者由健康护理专业人员(如果使用装置2时他们在场)来手动测量对象4的身体的部分的周长。然后能够将周长的手动测量结果输入到控制单元6中以用于在对液体成分的计算中使用(在这种情况下，控制单元6将被提供具有允许该输入的用户接口)。
尽管控制单元6在图3中被示出为附着到传感器16，但是应当理解，在其他的实施例中，控制单元6能够从传感器16分离。在优选实施例中，控制单元6、电极8、10、12、14以及传感器16能够被集成到与电极8、10、12、14是同一个的背带或衣物中。本领域技术人员应当理解，控制单元6、电极8、10、12、14以及传感器16的备选配置。
根据生物组织的Cole-Cole模型，使用具有不同频率的施加的电流以提供对阻抗的单独的测量结果允许分别确定细胞外水的电阻REXT和细胞内水的电阻RINT。根据这些测量结果，能够根据给定材料的电阻率的定义来获得占据所测量的组织的细胞外隔间的液体体积，所述电阻率为：
其中，ρ是所测量的组织的电阻率，R是所测量的电阻，L是当成对电极被附着到对象4时在所述成对电极之间的直线距离，A是由注入的电流包被的片段的面积(例如电极81、10、12、14的横截面面积)，并且V是由注入的电流包被的组织的体积(其中V＝A x L)。
图4示出了在测量电极12被定位在对象4的胸部上的点C处的情况下，由电极8在对象4的胸部上的点B处施加的电流包被的组织的体积V的可能的几何结构的表示。对象4的胸部被表示为具有半径r的圆。当在对象4的胸部的表面上测量时，电流注入电极8和测量电极12被隔开距离d定位。因此公式(2)中的距离L是从点B到点C的弦长。
根据Cole-Cole模型，在低频率下(近似0Hz)将只有细胞外水传导电流。因此，公式(1)中的R将等于REXT，而能够如下公式从感兴趣体积中的导电组织和非导电组织的比例，根据Hanai理论来导出ρ(Tetsuya Hanai、Naokazu Koizumi、Takeo Sugano以及Rempei Gotoh的“Dielectric properties of emulsions II”(Electrical conductivities of O/Wemulsions COLLOID&POLYMER SCIENCE.Volume 171，Number 1，1960年，第20-23页))：
其中，ρEXT是细胞外水的电阻率(由于它是组织在非常低的频率下导电的唯一部分)，而VEXT是细胞外水的体积。
通过组合公式(2)和(3)，能够导出细胞外水的体积：
能够认为ρEXT等于盐溶液的电阻率(0.4Ωm)，或者备选地，能够从实验导出该值。这样的试验能够给出针对男性的ρEXT的值为0.403Ωm，而针对女性的ρEXT的值为0.423Ωm。
因此，公式(4)指示了如何根据对电阻的测量结果、受注入的电流影响的组织的体积V以及注入电极8与测量电极12之间的距离L来确定胸腔的区域中的细胞外液的体积VEXT，所述胸腔的区域中的细胞外液的体积VEXT是形成肺充血以及间质水肿和肺泡水肿的原因。后两个参数是高度地患者特异性的，并且因此执行对对象4的胸围的测量以确定V和L的值。
从图4能够看出，能够根据电极8与12之间的弧长(并且弧BC等于“d”)和胸围(圆形的周长表示通过对象4的胸部的横截面)来确定通过组织的电极8与12之间距离L。能够根据以下公式来得出长度L(弦长BC)：
其中，c是所测量的胸围(根据图4中示出的近似，所测量的胸围等于2·x半径r)，d是电极之间的线性距离。
V＝A x L，并且为了简单起见，能够将A假设为将电流注入到组织中的电极8的表面积，尽管本领域技术人员应当理解存在确定A的备选方式。例如，能够使用对要被注入的电流所包被的胸腔的期望区域的计算机模拟来确定A。
根据以上所述，能够根据生物阻抗测量结果REXT、沿着胸部的表面的电极之间的距离d(如果它是变量的话，在一些实施例中它不是变量)以及对胸围的测量结果c，使用如下公式来获得细胞外水的体积VEXT：
使用该公式能够计算VEXT与V之间的比率，以导出肺组织的水合率，并且通过随时间推移监测生物阻抗和胸围来确定肺中的液体累积的变化。
应当理解，在注入电极8与测量电极12之间的距离固定(例如电极被集成到衣物或条中)的实施例中，距离d将是已知的。在注入电极8与测量电极12之间的距离不固定的备选实施例中，d是需要被确定以便计算细胞外水的体积的变量。如以上指示的，该距离d能够由对象4或健康护理专业人员手动测量，或者由装置2中存在的传感器自动测量。
应当理解，在使用在单个频率下的电流来采取生物阻抗测量结果的备选实施例中，不能够单独确定所测量的生物阻抗中的细胞内液成分的分量和细胞外液成分的分量。然而，这样的测量结果能够用于确定对象4的身体的部分的总的液体成分。本领域技术人员应当理解，能够利用针对电阻率ρ的适合的模型根据以上的公式(2)和(5)导出总的液体成分。
在以上的公式中，假设注入的电流通过的对象4的身体的体积是具有横截面A的柱体。应当理解，能够做出关于电流通过的体积的备选假设。例如，可以假设该体积具有不均匀的横截面，和/或可以假设体积遵循通过对象4的身体的弯曲路径。在这样的情况下，将相应地修正针对长度L的公式。
还应当理解，能够通过使用对象4的胸部的椭圆模型而不是图4中图示的圆模型来潜在地改进由公式(6)给出的对肺液体成分的体积的确定。在这样的情况下，将利用用于确定椭圆中的弦长的合适的公式来替换公式(5)。
图5中示出了根据本发明的实施例的确定对象4的肺中的细胞外水的体积的方法。
在步骤101中，将电极8、10、12、14中的至少一对附着到对象4。所述对中的电极8中的一个用于将交流电注入到对象4中并且被放置在对象4的胸部的一侧上。所述对中的另一电极12用于测量对象4的胸部的另一部分上的电压。
在步骤103中，测量跨对象4的皮肤的电极8、12之间的距离d(如果距离d不是以其他方式已知的话——例如如果电极8、12以不允许调节它们之间的距离的方式被集成到背带中)。能够使用如以上建议的传感器来完成对d的测量，或者由对象4或诸如健康护理专业人员的其他人手动完成对d的测量。在手动执行测量的情况下，测量结果被输入到控制单元6(或者用于根据所述测量结果执行对肺液体成分的计算的任何其他单元，例如远程终端)中以用于在确定对象4的肺的液体成分中使用。跨对象4的皮肤的电极之间的距离d已知的情况下，d的值将已经在之前被输入到控制单元6或其他单元。
在步骤105中，测量对象4的胸围c。如上所述，优选地使用被围绕对象4的胸部放置的传感器16来测量周长c。将周长的测量结果输入到控制单元6。或者，能够由对象4或另外的人员手动测量对象4的胸围。在这种情况下，将针对c的测量值手动输入到控制单元6或其他单元。
由于对象4的胸围c将随对象4呼吸而变化，因此能够通过呼吸循环采取胸围的多个测量结果，并且对所述测量结果求平均以给出在确定肺液体成分中使用的c的值。
应当理解，能够基本上同时地或者备选地以任何顺序来执行步骤103、105以及107。
在步骤107中，通过注入电极8将第一频率下的交流电施加到对象4。通过注入电极8或者通过另一注入电极10将第二频率下的交流电也施加到对象4。
在步骤109中，根据由测量电极12所测量的电势(电压)来确定在施加或注入的交流电的具体频率下的电极8、12之间的对象4的胸部中的组织的生物阻抗。
在步骤111中，根据在两个电流频率下所测量的胸部中的组织的生物阻抗来确定外部电阻REXT(细胞外液的电阻)。如上所述，优选地使用Cole-Cole模型来确定外部电阻。
然后，在步骤113中，根据REXT、所测量的周长c以及电极8、12之间的距离d来估计对象4的胸部中的(具体位在注入电极8与测量电极12之间的组织的体积中的)细胞外液的体积VEXT。如上所述，优选地根据公式(6)来确定VEXT。
一旦已经估计了细胞外液的体积VEXT，那么能够通过计算VEXT与V之间的比率来确定包括液体的组织的分数。这然后能够用于估计肺的总的液体成分，并且从而提供对肺水肿的风险或严重性的指示。还应当理解，能够将细胞外液的体积VEXT、包括液体的组织的分数和对肺的总的液体成分的估计中的任何项与先前获得的值进行比较，以便根据先前的一个或多个测量结果来确定对象4的进展。
尽管以上已经将本发明描述为主要用于在确定对象4的肺中的细胞外水的体积中使用，但是应当理解，本发明能够用于确定对象4的身体的其他部分的液体成分(细胞外的、细胞内的或者组合的)。例如，装置2能够被提供为用在对象4的手腕、脚踝或其他关节上(例如作为对关节的炎症的评估的部分)，在这种情况下，电极8、10、12、14将被放置在手腕、脚踝或关节的相对侧，并且传感器16将测量周长以作为对通过对象4的身体的部分的电极之间的距离的计算的部分。
因此提供了允许使用生物阻抗测量结果来做出对象的身体的部分(例如对象的肺)中的液体的定量评估的方法和装置。
尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。
本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践所要求保护的发明时能够理解和实现对所公开的实施例的变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载的特定措施，但是这并不指示不能有效地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储和/或分布在合适的介质上，诸如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式被分布，诸如经由因特网或其他有线或无线的通信系统。在权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (11)

1.一种用于估计对象的肺中的细胞外液的体积的方法，所述方法包括：
获得对所述对象的胸部的周长c的测量结果；
使用跨所述对象的所述胸部附着的电极来获得对所述对象的所述胸部的阻抗的测量结果；并且
根据对所述阻抗的测量结果和对所述周长c的所述测量结果，通过求以下公式的值来估计所述对象的所述肺中的所述细胞外液的体积：
<mrow> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>E</mi> <mi>X</mi> <mi>T</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&amp;rho;</mi> <mrow> <mi>E</mi> <mi>X</mi> <mi>T</mi> </mrow> </msub> <mfrac> <mrow> <msup> <mi>A</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mo>/</mo> <mn>2</mn> </mrow> </msup> <msup> <mi>L</mi> <mrow> <mn>5</mn> <mo>/</mo> <mn>2</mn> </mrow> </msup> </mrow> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>E</mi> <mi>X</mi> <mi>T</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mo>/</mo> <mn>3</mn> </mrow> </msup> </mrow>
其中，VEXT是所述肺中的所述细胞外液的体积，REXT是对应于所述细胞外液的对所述阻抗的测量结果的分量，A是由注入的电流包被的截面的面积，ρEXT是所述细胞外液的电阻率，并且L是当成对电极被附着到所述对象时在所述电极之间的直线距离，其中，所述距离L是根据对跨所述对象的皮肤的所述电极之间的距离d和所述周长c的所述测量结果来确定的。
2.如权利要求1所述的方法，其中，获得对所述周长c的测量结果的步骤包括：
使用被围绕所述对象的所述胸部放置的周长传感器来获得对所述周长c的所述测量结果。
3.如权利要求2所述的方法，其中，获得对所述周长c的测量结果的步骤包括：
使用被围绕所述对象的所述胸部放置的周长传感器来获得对所述周长的多个测量结果，并且对所述多个测量结果求平均，以提供对所述周长c的所述测量结果。
4.如权利要求1所述的方法，其中，获得对跨所述对象的所述皮肤的所述电极之间的所述距离d的测量结果的步骤包括：
使用传感器来获得对所述距离d的测量结果。
5.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，获得对所述对象的所述胸部的所述阻抗的测量结果的步骤包括：
跨所述对象的所述胸部在多个频率下施加交流电并且测量在每个频率下的电势。
6.如权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，估计所述细胞外液的体积的步骤包括求以下公式的值：
<mrow> <mi>L</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>c</mi> <mi>&amp;pi;</mi> </mfrac> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>d</mi> <mi>c</mi> </mfrac> <mi>&amp;pi;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
并且其中，由经注入的电流包被的截面的面积A是电极的横截面面积。
7.一种计算机可读存储介质，包括存储在其中的计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置为使得当由合适的计算机或处理器运行所述计算机可读代码时，所述计算机或所述处理器执行前述权利要求中的任一项所述的方法。
8.一种用于估计对象的肺中的细胞外液的体积的装置，所述装置包括：
控制单元，其被配置为：
获得对所述对象的胸部的周长c的测量结果；
使用跨所述对象的所述胸部附着的电极来获得对所述对象的所述胸部的阻抗的测量结果；并且
根据对所述阻抗的测量结果和对所述周长c的所述测量结果，通过求以下公式的值来估计所述对象的所述肺中的所述细胞外液的体积：
<mrow> <msub> <mi>V</mi> <mrow> <mi>E</mi> <mi>X</mi> <mi>T</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&amp;rho;</mi> <mrow> <mi>E</mi> <mi>X</mi> <mi>T</mi> </mrow> </msub> <mfrac> <mrow> <msup> <mi>A</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mo>/</mo> <mn>2</mn> </mrow> </msup> <msup> <mi>L</mi> <mrow> <mn>5</mn> <mo>/</mo> <mn>2</mn> </mrow> </msup> </mrow> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>E</mi> <mi>X</mi> <mi>T</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mo>/</mo> <mn>3</mn> </mrow> </msup> </mrow>
其中，VEXT是所述肺中的所述细胞外液的体积，REXT是对应于所述细胞外液的对所述阻抗的测量结果的分量，A是由注入的电流包被的截面的面积，ρEXT是所述细胞外液的电阻率，并且L是当成对电极被附着到所述对象时在所述电极之间的直线距离，其中，所述距离L是根据对跨所述对象的皮肤的所述电极之间的距离d和所述周长c的所述测量结果来确定的。
9.如权利要求8所述的装置，其中，所述装置还包括：
周长传感器，其被配置为被围绕所述对象的所述胸部放置，并且测量所述对象的所述胸部的所述周长c。
10.如权利要求8或9中的任一项所述的装置，其中，所述控制单元被配置为根据对所述阻抗的测量结果、对所述周长c的所述测量结果以及跨所述对象的皮肤的所述电极之间测量的距离d来估计所述对象的所述胸部中的所述细胞外液的体积。
11.如权利要求8或9中的任一项所述的装置，其中，所述装置被配置为跨所述对象的所述胸部在多个频率下施加交流电并且测量在每个频率下的电势。
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