CN108366736B - 用于组织状况测量的设备 - Google Patents

Abstract

由于患者间质中液体的异常聚集，外周水肿导致患者腿部肿胀。水肿与心脏疾病、肾脏和肝脏问题以及病理状况直接相关。因此，这是一个人的整体健康状况的有用指标。通常通过由医疗专业人员进行主观手动测试来评估水肿。因此，对水肿的客观评估往往难以做到。本公开涉及用于组织状况测量的设备。该设备通过向医疗专业人员或医疗辅助人员提供用于判断水肿存在的信息来实现对水肿的客观评估。这是通过对存在于组织中的生物组分进行光声分析，然后通过将钝器推进到疑似水肿的区域进行物理测试，撤回钝器，然后评估凹陷的深度和/或回弹特性来实现的。

Description

用于组织状况测量的设备

技术领域

本发明涉及用于组织状况测量的设备、用于组织状况测量的系统、用于组织状况测量的方法、计算机程序单元以及计算机可读介质。更具体地说，本发明涉及用于传送关于组织状况的信息的方法。

背景技术

医疗技术的趋势是提供以标准化方式提供关于患者状况信息的装备。这种信息由医疗专业人员在履行职责时使用。

外周水肿是由于间质组织中液体的异常积聚引起的患者腿部的肿胀。外周水肿的评估是一个人健康的有用指标，因为它与心脏病、肾脏和肝脏问题以及病理状况有关。例如，水肿可以分类为凹陷性水肿或非凹陷性水肿。传统上，已经使用手动测试将凹陷性水肿与非凹陷性水肿区分开。在这个测试中，对患者的肿腿施加压力，在肿腿上留下物理性下陷。凹陷的深度和回弹时间提供了能够区分凹陷性水肿与非凹陷性水肿的信息。

US 8425433 B2讨论了提供关于外周水肿的进一步信息的方法，但是这样的方法可以进一步改进。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于组织状况测量的设备。

该设备包括：

光源，其被配置为将光发射到患者的感兴趣区域上；

光接收器，其被配置为接收从所述光源发射并随后从所述感兴趣区域反射的光；

声音接收器，其被配置为接收从所述感兴趣区域发射的声波；

能配置在缩回位置和前进位置之间的压力施加单元，其中，所述压力施加单元在所述缩回位置和所述前进位置之间的转变使压力被施加到所述感兴趣区域；

处理单元；以及

通信接口。

所述处理单元被配置为使用所述光源和所述声音接收器来获得患者的感兴趣区域处的组织成分信息，其中，所述处理单元被配置为通过将所述压力施加单元在所述缩回位置和所述前进位置之间推进而使所述压力施加单元向所述感兴趣区域施加压力，从所述感兴趣区域撤回所述压力施加单元，并且获得所述感兴趣区域处的凹陷回弹信息。

所述通信接口被配置为传送所述组织成分信息和所述凹陷回弹信息。

因此，根据第一方面，可以准确地获得关于组织状况的信息，并将其传送给医疗专业人员或辅助人员，以供进一步分析。凹陷回弹信息和组织成分信息通过标准化方法从患者的感兴趣区域获得，使得能够更准确地提供关于患者的感兴趣区域处的组织状况的信息。这样的信息可以使医疗专业人员或辅助人员能够更准确地诊断诸如水肿等的状况。

根据第一方面的一个实施例，提供了一种设备，其中，所述组织成分信息包括第一和第二组织成分值，并且由所述压力施加单元施加的压力是基于所述第一和第二组织成分值的比率而计算出的。

因此，所述组织成分信息和凹陷回弹信息更准确，因为患者的感兴趣区域处的组织状况被用于生成由所述压力施加单元施加到所述感兴趣区域的压力。因而，所述压力施加单元向患者施加压力，该压力适合于获得该特定患者的准确结果。

根据第一方面的实施例，提供了一种用于组织状况测量的设备，其中，所述光源和声音接收器被配置为检测感兴趣区域处的至少水成分和血红蛋白成分，并且其中，所述第一组织成分值是检测到的水成分，而所述第二组织成分值是检测到的血红蛋白成分。

根据该实施例，在组织中包含的水和血红蛋白的比率方面的所述组织的表征可以用来控制在随后的水肿分类步骤中施加于患者的压力。

根据第一方面的实施例，所述光源被配置为发射(i)380nm至470nm、(ii)545nm至600nm以及(iii)1200nm至1400nm的波长范围内的光。

根据该实施例，使用具有组织穿透到患者组织的不同深度中的距离的波长。

根据第一方面的实施例，所述凹陷回弹信息包括在所述感兴趣区域处测量的凹陷深度值和/或凹陷回弹时间值。

根据该实施例，可以在将恒定压力施加到患者的感兴趣区域之后对水肿状况进行精确分类。

根据第一方面的实施例，使用光学接近传感器来获得所述凹陷深度值和/或所述凹陷回弹时间。

根据该实施例，可以使用简单且准确的方法来测量所述凹陷深度值和/或所述凹陷回弹时间。

根据第二方面，提供了一种用于组织状况测量的系统。用于组织状况测量的所述系统包括：

根据第一方面及其实施例的用于组织状况测量的设备，以及

计算机。

所述计算机可通信地耦合到用于组织状况测量的所述设备的通信接口，所述计算机被配置为获得患者的感兴趣区域处的组织成分信息和凹陷回弹信息，并且所述计算机被配置为使用所述组织成分信息和凹陷回弹信息以提供所述患者的感兴趣区域处的组织状况评估。

根据第二方面的实施例，根据第二方面提供了一种系统，还包括：

通信地耦合到所述计算机的显示单元。

根据第三方面，提供了一种用于组织状况测量的方法。该方法包括：

a)在患者的感兴趣区域处使用光声光谱获得组织成分信息；

b)基于所获得的组织成分信息生成所述感兴趣区域的组织表征信息；

c)通过使压力施加单元在缩回位置和前进位置之间推进来向所述感兴趣区域施加压力；

d)从所述感兴趣区域撤回所述压力施加单元；

e)获得所述感兴趣区域处的凹陷回弹信息；并且

f)经由通信接口传送所述组织成分信息和所述凹陷回弹信息。

根据第三方面，可以以标准化且准确的方式在患者的感兴趣区域处评估组织状况。

根据第三方面的一个实施例，提供了第三方面的方法，其中，所述组织成分信息包括第一和第二组织成分值，并且其中，由所述压力施加单元施加的压力是基于所述第一和第二组织成分值而计算出的。

因此，可以基于患者的感兴趣的区域处的组织的特征来向患者的感兴趣区域施加压力。

根据第三方面的实施例，提供了另外的步骤g)：

g)组合所述组织表征信息和所述组织分类信息以提供所述患者的感兴趣区域处的组织状况评估。

所述组织状况评估可以用于向医疗专业人员提供在最终评估患者患有某种水肿的风险中有用的标准化信息。

根据第三方面的实施例，根据第三方面或其任何实施例提供了一种方法，还包括向用户显示所述组织状况评估的步骤f1)。

根据第三方面的实施例，根据第三方面或其实施例提供了一种方法，其中，所述凹陷回弹信息包括在所述患者的所述感兴趣区域处测量的凹陷深度值和/或凹陷回弹时间值。

根据本发明的第四方面，提供了一种计算机程序单元，其用于控制如第一或第二方面中之一所述的处理单元和/或计算机，以在所述计算机程序单元由所述处理单元和/或计算机运行时所述处理单元和/或计算机适于执行第三方面的方法。

根据本发明的第五方面，提供了一种存储了第四方面的计算机程序单元的计算机可读介质。

在以下描述中，术语“组织状况测量”是指使用标准化手段描述患者的皮肤组织的量的表征，使得医疗专业人员或医疗辅助工作人员能够进行患者皮肤状况的有用评估。

在以下描述中，术语“组织成分信息”涉及提供对存在于患者皮肤中的各种生物物质的量的指示的一个或多个测量结果。例如，人体皮肤含有位于表皮、真皮或皮下组织中的不同深度的成分，例如黑色素、水和血红蛋白。所述组织成分信息是这样的材料在患者感兴趣区域的皮肤中的相对量的指示。在一个例子中，这些成分可以通过光声光谱获得。对所述组织成分信息的进一步分析可以使得能够表征患者感兴趣区域处的组织。如下面所讨论的，所述组织成分信息被视为覆盖在将光施加到感兴趣区域之后接收的“原始”未处理声音或经处理的声音，因为所述组织信息仍然可以从所述“原始”声音中导出。

在以下描述中，术语“光声光谱”是指间接测量入射到患者感兴趣区域上的光源的效应。该技术通过照亮感兴趣区域而起作用。感兴趣区域上或其中的组织由于施加光而会发出声音。对于每个光波长，不同的组织发出具有不同声学特征(频谱)的声音。通过测量样本的这种光声光谱，或者在施加一个或几个波长的入射光时检测从感兴趣区域发射的某些声音成分来记录所述光谱。在一个例子中，光源和声音接收器能够区分人体皮肤中不同量的水、黑色素或血红蛋白。

应该理解，术语“光声光谱”涵盖一种或多种相对窄带光源依次或组合地用于靶向感兴趣区域中的特定材料的情况。例如，可以激活用于靶向人体皮肤中黑色素的第一特定光源，并记录声音响应的幅度。进而，可以激活用于靶向血红蛋白的第二特定光源，并且记录声音响应的大小。这提供了在感兴趣的某些吸收光波长下的光声光谱。

可替换地或另外地，可以一致地激活感兴趣波长下的多个光源，并且记录声音响应的集合以供进一步分析，其中所述分析(例如滤波器组或快速傅立叶变换(FFT))提供感兴趣区域处的材料成分的水平。当然，也可应用宽带光声光谱，其中向感兴趣区域发射白光源，并记录宽带声音响应以供进一步分析，例如通过滤波器组或FFT。

在以下描述中，术语“凹陷回弹信息”意指关于感兴趣区域处的患者组织的静态和/或动态行为的信息。当通过推进压力施加单元而将压力施加到感兴趣区域处的组织时，在组织中形成凹陷。对凹陷深度的测量(对于给定的施加压力的凹陷与通常的皮肤水平相比的最深偏差)，和/或凹陷是立即回弹、根本不回弹或是在更短或更长的时间段内回弹，使得能够对诸如水肿的状况进行分类，例如将水肿分类为“凹陷性”或“非凹陷性”。因此，例如，“凹陷回弹信息”可以是以毫米为单位测量的深度。或者或另外，“凹陷回弹信息”可以将深度测量结果针对时间指数化以提供回弹特性。

因此，基本思想可以认为是，根据生物物质的不同成分(例如水、血红蛋白或黑色素)的相对水平表征患者的感兴趣区域处的组织。然后，通过对感兴趣区域施加压力并获得关于患者感兴趣区域处的组织的静态或动态行为的信息来提供患者感兴趣区域处的组织的分类。分别地或一起地处理收集的信息使得能够向医疗专业人员呈现关于患者感兴趣区域中的组织状况的更准确信息。此外，由于使用标准设备来执行这些测量，向医疗专业人员呈现的所述信息更准确，从而使医疗专业人员能够更准确地诊断例如水肿。另外，在检查患者的所述状况时，经验较少的工作人员也可以得到帮助。

附图说明

将参考以下附图来描述示例性实施例：

图1a)示出了叠加有各种波长的光的光穿透深度的人体皮肤的横截面图。

图1b)示出了一种标准化水肿分类方法，其涉及将人手施加于患有水肿的区域。

图2示出了根据第一方面的用于组织状况测量的设备。

图3a)示出了用于组织状况测量的示例性设备的侧视图。

图3b)示出了用于组织状况测量的示例性设备的远端视图。

图4a、图4b、图4c、图4d、图4e、图4f示出了用于组织状况测量的示例性设备的不同使用阶段。

图5示出了根据第二方面的用于组织状况测量的系统。

图6示出了根据第三方面的用于组织状况测量的方法的流程图。

具体实施方式

外周水肿是患者身体(通常是腿)的间质组织的肿胀。肿胀是由于间质组织中的流体积聚造成的。外周水肿是诸如心脏病、肾衰竭和肝功能衰竭的许多状况的指标。水肿可以用存在于表皮、真皮和皮下的生物物质，例如血红蛋白、黑色素和水来表征。了解这些物质的比率可以更准确地表征水肿。

黑色素腺通常存在于表皮和真皮之间的边界中。存在于真皮层中的血管可用于指示血红蛋白的存在。可见光可用来估计皮肤中不同成分的比率，并且从图1a)可见，不同波长的光穿透到人体皮肤中的不同深度。

图1a)示出了穿过人体皮肤的截面(其显示了三个重要的层)以及针对恒定光束功率的其中不同波长的光的相对穿透力。从皮肤的表面10，第一层是表皮12，第二层是真皮14，而第三层是皮下组织16。通过定位诸如黑色素、水和血红蛋白的成分存在于皮肤的任意层，可以增强水肿的表征。

在图1a)中，光束18a处于表示紫外辐射的150nm至380nm的波长范围内，其具有约0.1mm的穿透力。光束18b的波长为390nm至470nm，深紫蓝色，并且具有0.3mm的皮肤穿透力。光束18c位于475nm至545nm的波长范围内，换句话说是蓝绿色范围，并且穿透皮肤的深度在0.3mm至0.5mm之间的深度。射线18d代表545nm至600nm波长范围内的光，具有黄色至橙色的颜色。这穿透真皮层0.5mm和1mm之间。射线18e代表600nm至650nm处的红色范围内的光线。它穿透皮下组织16在1mm和2mm之间。射线18f是一种深红或近红外线，穿透皮肤在2mm至3mm之间。最后，近红外射线显示为18g，其穿透皮肤较少，通常只到达真皮。

因此，可以看出，通过使用不同波长的光来检查皮肤，可以获得关于不同皮肤层及其组成的信息。

图1b)显示了将水肿表征为“凹陷性”或“非凹陷性”的传统方法。在这种方法中，医生用手指按压感兴趣区域处的患者皮肤。按下皮肤后，医生将手指移开。图1b)左侧的第二种情况显示出轻微的凹陷性水肿，其中产生2mm的下陷，其迅速消失。中度凹陷性水肿被定义为4mm深的水肿，并且在压力被移除后的十至十五秒内消失。中度严重的凹陷性水肿被认为由持续1分钟的6mm下陷表示。严重的凹陷性水肿被认为由可持续两分钟以上的8mm下陷表示。

可以理解的是，通过施加压力定量凹陷性水肿所涉及的主观性可能导致诊断的不准确性。需要进行广泛的培训，以使用手动方法获得有关患者状况的有用信息。

提供有关皮肤下区域状况信息的自动化技术是可用的。超声成像已被用作识别水肿的技术。与内部出血相比，分光光度法也被用于区分水肿。然而，超声波无法很好地区分所有可用于表征水肿的组织成分。分光光度法具有相对较低的分辨率，因为软组织中的光散射比声波的散射更明显。

因此，根据本发明的第一方面，提供了一种用于组织状况测量的设备，其使得能够向医疗专业人员或辅助人员呈现对于表征和分类水肿有用的信息，以供进一步分析。

根据第一方面，提供了用于组织状况测量的设备20。该设备包括：

光源22，其被配置为将光发射到患者的感兴趣区域上；

光接收器24，其被配置为接收从光源22发射并随后从感兴趣区域反射的光；

声音接收器26，其被配置为接收从所述感兴趣区域发射的声波；

可配置在缩回位置和前进位置之间的压力施加单元28，其中，压力施加单元28在缩回位置和前进位置之间的转变使压力被施加到感兴趣区域；

处理单元30；以及

通信接口32。

处理单元30被配置为使用光源22和声音接收器26获得患者的感兴趣区域处的组织成分信息。处理单元30被配置为通过将压力施加单元28在缩回位置和前进位置之间推进来使压力施加单元28向所述感兴趣区域施加压力，从所述感兴趣区域撤回压力施加单元28，并获得所述感兴趣区域处的凹陷回弹信息。通信接口32被配置为传送所述组织成分信息和所述凹陷回弹信息。

因此，可以准确地获得关于患者的组织状况的信息，并将其传送给医疗专业人员或辅助人员，以供进一步分析。

图2示出了根据第一方面的用于组织状况测量的设备的高层框图，示出了设备20具有光源22、光接收器24、声音接收器26、压力施加单元28、处理器单元30和通信接口32。

光源22在患者的感兴趣区域处提供合适波长的光。例如，光源22可以是被配置为将合适波长的光发射到患者身上的一个或多个发光二极管(LED)。可选择地，可以使用激光器。所施加的光的波长通常被选择为对应于医疗专业人员感兴趣的人体组织的光学响应成分。

光接收器24被配置为接收由光源22施加并且从患者的感兴趣区域反射的光。例如，光接收器是光电二极管、光电晶体管或光达林顿晶体管。任选地，光接收器24可以被过滤以接收特定波长的光。

声音接收器26是麦克风，例如被配置为接收从患者的感兴趣区域发射的声波的“驻极体”麦克风或MEMS麦克风。

通常，光源22、光接收器24和声音接收器26位于设备20的远端处，使得它们能够靠近或接触感兴趣区域。

光源22和声音接收器26可以例如用于光声光谱方法中以提供感兴趣区域处的皮肤的组织成分信息。在设备20中，光源22可以被引导以在患者的感兴趣区域发光。光声声音发射由声音接收器26接收，并由处理器30处理。在一些实施例中，声音经由通信接口32发送以实现在远程设备中对组织成分的进一步分析。在其他实施例中，设备20的处理器30执行光声光谱，并且经由通信接口发送结果。

光源22和光接收器24可以例如用作光学接近传感器。当感兴趣区域处的皮肤表面移动靠近光接收器24时，由光源22施加到患者并从患者的感兴趣区域反射的光信号将以更大的强度接收在光接收器24处。

压力施加单元28向感兴趣区域施加压力以将水肿分类为凹陷性或非凹陷性，和/或确定水肿程度。压力施加单元通常是设置在用于组织状况测量的设备的远端处的钝性活塞式仪器(近端由用户握持)。

压力施加单元28被配置为例如通过诸如伺服机构的机电系统或布置成驱动螺母与丝杆布置的马达来致动，但是本领域技术人员将知道其他机构。压力施加单元可配置在(用于组织状况测量的设备20将具有最小长度的)缩回位置和(用于组织状况测量的设备20将具有其最大长度的)前进位置之间。这使得当设备20保持靠近感兴趣区域时能够将可预测压力施加到患者的感兴趣区域。

设备20包括处理单元30。所述处理单元可以是被配置为控制光源22、光接收器24、声音接收器26和压力施加单元28并且经由通信接口32传送从光接收器24和声音接收器26获得的信息以供进一步分析的微处理器、现场可编程门阵列、数字信号处理器或定制逻辑。

提供通信接口32以使得能够将来自设备20的组织状况测量的结果传送到外部装置、计算机或智能手机以供进一步分析。在一个例子中，通信接口是蓝牙(TM)或Wi-Fi(TM)无线通信接口。在另一个示例中，通信接口是有线通信接口，例如有线USB链路。

在操作中，用于组织状况测量的设备20被放置成抵靠或接近于希望提供组织状况信息的患者感兴趣区域。例如，可以检查患者的腿部。

设备20的用户然后致动所述设备进入组织表征阶段。在组织表征阶段，通过使光源22照亮感兴趣区域并通过在声音接收器26处接收声音来获得组织成分信息。光源22以一个或多个波长将光发射到患者的感兴趣区域上。

接收到的声音是通过光声效应在感兴趣区域处产生的，该光声效应是在光穿透材料样本(在这种情况下是患者的皮肤)之后声波的形成。

声音接收器26接收从患者的感兴趣区域发射的声波。所述处理单元收集来自声音接收器26的信号作为组织成分信息。

然后设备20被致动进入组织表征阶段。在所述设备仍然与感兴趣区域接触的情况下，压力施加单元28被配置为被致动以将钝端从设备20的缩回位置推进到前进位置，以这种方式向感兴趣区域施加压力，从而导致在感兴趣区域处形成“凹陷”。

压力施加单元28然后将钝端从设备20的前进位置撤回到缩回位置。

在缩回时或稍后，光源22被激活，并与光接收器24一起用作光学接近检测器。当凹陷表面归一化到平均皮肤表面时，来自光源22的增加量的光被反射到光接收器24中，导致接收到的光信号具有更高的幅度。通过跟踪接收到的光信号的变化，可以获得凹陷回弹信息。这种变化可能是接收光的幅度变化。任选地，光源22与光接收器24的测量同步地“选通”，以使得能够获得不相关的深度测量序列。

然后，经由通信接口32传送组织成分信息和凹陷回弹信息。

应该理解，光源22和声音接收器26最终一起用作光声分光镜以提供组织成分信息，但是可以在不同位置处理“原始”或中间信息，然后将其组合以形成最终光声光谱结果。光声光谱与现有的光谱方法相比具有几个优点。光声光谱的空间分辨率比分光光度法的大，因为光声光谱检测由光吸收器产生的声波，而不是检测背散射光。另外，在软组织中，声波的散射几乎比光信号的散射低三倍。因此，光声光谱的分辨率大约是分光光度法的三倍。

与超声方法不同，光声光谱可用于区分水肿中存在的不同成分。因此，光声光谱允许功能和结构成像。本申请讨论了使用光声光谱方法来确定并表征存在于皮肤下面的组织液中的不同成分(例如血红蛋白、黑色素和水)的存在，尽管其他组分也可以作为目标。因此，可以提供能够表征水肿的组织成分信息。

如前所述，人体皮肤由三个重要层组成：表皮、真皮和皮下组织。常见物质(例如黑色素、水和血红蛋白)的成分需要位于这些层中。

黑色素腺存在于真皮和表皮之间。因而，使用380nm至470nm波长范围的光可以用来估计黑色素的存在。血管存在于真皮层中，因此可以使用545nm至600nm的波长范围来估计血红蛋白的存在。可以使用1200nm到1400nm的波长范围来估计水的存在。

因此，与前驱体发射光的强度相比，由声音接收器感测到的声学信号强度提供了由不同组织成分吸收的光的估计。

组织成分的丰度与来自声换能器的信号强度与具有针对该成分的波长的入射光的强度之间的比率成比例。

应该理解，设备20使用声音接收器26记录从感兴趣区域发出的“原始”声音信息。“原始”声音信息是光声光谱方法的输入。在一个示例中，可以致动特定波长的单个光源22，并且获得第一“原始”声音信息。在另一个示例中，具有不同波长的多个光源可以被顺序地或者集合地致动。可以从这个序列或集合中获得第二个“原始”声音信息。然后，所述第一和/或第二“原始”声音信息经历处理步骤以获得其频谱。例如，可以使用数字信号处理技术来获得“原始”声音信息的频谱。数字信号处理(DSP)技术的一个例子是“快速傅立叶变换”(FFT)。

当获得组织成分信息时可应用的另一种方法是简单地致动具有不同感兴趣波长的光源以检测黑色素、水和血红蛋白，并且测量通过致动每个光源从感兴趣区域接收的声音的幅度。这种方法允许使用更简单的信号处理或者不使用信号处理。在这种情况下，组织成分信息是在顺序致动每个光源22之后由声音接收器26接收的每个声音的顺序幅度。这种“降低复杂性”的方法意味着需要更简单的信号处理电路。

所述声音接收器检测由感兴趣区域反射的声波的强度。根据一个实施例，由声学换能器感测的信号强度与发射光的强度的比率提供了由组织成分吸收的光量的估计。

例如，在获得“原始”声音信息之后，可以将其与不同组织成分的标准值进行比较，以便将频谱表征为例如具有高血红蛋白含量的感兴趣区域的特性。

此时，需要认识到，有许多位置可以执行处理“原始”声音信息以形成光声频谱，并且执行光声频谱与不同组织成分的标准值的比较。此外，所述频谱不一定是光滑的频谱，但可能只有少数数据点才能确定所需的皮肤成分。因此，本申请认为术语“组织成分信息”包括(i)“原始”声音信息、(ii)信号处理后的“原始”声音信息，以及(iii)经处理的“原始”声音信息，其已经与不同组织成分的标准值进行比较以提供组织表征信息。术语“组织成分信息”可被认为包含这三种可能性，因为组织成分比率可从(i)和(ii)中推导出，并且在(iii)中明确提供。

还将意识到，采用本文描述的技术的系统可以以不同的方式进行区分，其中所需的处理发生在不同的系统组件中，具有基本上相同的技术效果。

在一个实施例中，设备20收集“原始”声音信息，对“原始”声音信息执行信号处理，并将经处理的“原始”声音信息与设备本身保存的不同组织成分的标准值进行比较，以提供组织表征信息。这然后经由通信接口32进行传送。这可以被称为“独立设备”实施例，其中设备20上需要更多的处理能力，并且“不同组织成分的标准值”需要被存储或更新到设备自身上。然而，在该实施例中，不需要外部设备，并且通信接口32本身可以包括保持在设备20的主体上的屏幕或指示器，以向医疗专业人员提供分析信息。

在另一个实施例中，设备20收集“原始”声音信息，并且通过通信接口32将“原始”声音信息作为组织成分信息发送到外部计算设备(例如智能手机)。任选地，“原始”信息在设备20中被压缩，并且在外部计算设备中被解压缩。外部计算设备对“原始”声音信息执行信号处理，并且将经数字处理的“原始”声音信息与保持在外部计算设备上的不同组织成分的标准值进行比较，以能够向外部计算设备上的用户显示更新后的组织成分信息。

在一个实施例中，外部计算设备被配置为从远程服务器下载不同组织成分的标准值的更新，和/或将它们发送到设备20。

在一个实施例中，设备20收集“原始”声音信息，并将“原始”声音信息作为组织成分信息通过通信接口32发送到外部计算设备(例如智能手机)。外部计算设备对“原始”声音信息执行信号处理。这种“中间”组织成分信息通过网络或广域网(例如互联网)传输到基于“云”的分析服务。基于“云”的分析服务分析“中间”组织成分信息，以提供组织成分信息，该组织成分信息被发送回外部计算设备以便显示给用户。可选地或另外地，组织成分信息可以被发送到保存患者信息的数据库。

因此，可以理解的是，虽然光声光谱方法最终用来导出组织成分信息，但与光声光谱相关的所有处理运算并不一定完全由设备20执行。

根据一个实施例，基于组织成分信息的第一组织成分值来计算由压力施加单元28施加的压力。

在该实施例中，基于对感兴趣区域的第一组织成分值的先前确定，由压力施加单元28施加的压力根据患者的需求而定制。例如，如果发现感兴趣区域处的组织具有一定百分比的水含量，那么压力施加单元28可以被配置为在一定时间内以帕斯卡为单位向感兴趣区域施加一定的压力作为响应。在这种情况下，组织成分信息被用于解决针对一定组织成分分布定义应该施加于患者的压力的查找表或者数学模型。将意识到，该确定可以在设备20、外部计算机或基于“云”的系统中进行。

这使得能够根据适当计算的凹陷深度更加适当地测量凹陷性或非凹陷性水肿。

根据一个实施例，压力施加单元28被配置为施加恒定的压力。

根据一个实施例，组织成分信息包括第一和第二组织成分值。基于第一和第二组织成分值的比率来计算由压力施加单元28施加的压力。

任选地，提供包括由第一和/或第二组织成分值的值索引的压力施加信息的查找表。

根据设备20的一个实施例，光源22和声音接收器26被配置为检测感兴趣区域处的至少水成分和血红蛋白成分，并且第一组织成分值是检测到的水成分而第二组织成分值是检测到的血红蛋白成分。

因而，通过将压力施加单元延伸到前进位置并将其缩回到缩回位置来获得凹陷回弹信息。钝性结构被回缩，并且光源22被不断地或者以一定的时间间隔激活。随后，钝性结构的光接收器24给出反射信号值。

随着凹陷向缩回位置的钝性结构回缩，光接收器处接收到的反射信号将变得更强。实际上，这意味着光源22和光接收器24充当光学接近传感器。与在向感兴趣区域施加钝器之前记录的参考值相等的感测信号值所取得的时间给出回弹时间。可以使用笔刚回缩之后的反射强度值的变化与初始参考值之间的差值来计算凹陷深度信息。在凹陷深度和凹陷回弹时间的帮助下，水肿可以被分类为凹陷性或非凹陷性。如果分类为凹陷性，可以提供凹陷性水肿的程度。因此，设备20还被配置为提供凹陷回弹信息。

具有组织成分信息和凹陷回弹信息，“水肿程度”被表征为组织中水分百分比与组织中血红蛋白百分比之间的比率。

在一个实施例中，基于凹陷深度和凹陷回弹时间以及与标准化值的比较，可将水肿分类为“凹陷性”或“非凹陷性”。

根据一个实施例，组织成分信息和凹陷回弹信息可以被组合并且与标准值比较，以提供总体水肿评估值。

图3a)和图3b)示出了根据示例性实施例的用于组织状况测量的设备。图3a)示出了用于组织状况测量的设备40的侧视图。图3b)示出了用于组织状况测量的设备40的远端视图，其中远端用于与患者的感兴趣区域接触。

图3a)和3b)所示的用于组织状况测量的设备40的图示实施例包括圆柱形笔状外壳42，其可以任选地在近端具有夹子以用于附接到医疗专业人员的制服。笔的远端包括可伸缩的测量部分46，该测量部分包括对应于先前讨论的压力施加单元28的钝性结构。压力施加单元的尖端48包括光和传感器模块48。光和传感器模块48包括至少一个光源(例如，LED)、至少一个光接收器(例如，光电二极管或光电晶体管)以及声音接收器(例如MEMS麦克风或“驻极体”麦克风)。

当被保持在患者的感兴趣区域附近或接触患者的感兴趣区域时，钝性结构以及光源、光接收器和声音接收器接近或接触感兴趣区域，使得组织成分信息能够被尖端48中的光源和声音接收器测量。压力施加单元46可配置在缩回位置和前进位置之间。在图3a)的图示中，压力施加单元46被示出在使用实线的前进位置，并且在使用虚线的缩回位置。

设备40任选地包括第一按钮50以“开启”或“关闭”水肿笔。设备40任选地包含第二按钮以开始水肿检查过程。设备40任选地包含第三按钮54，该按钮在被按压时使得能够将组织成分信息和凹陷回弹信息发送到外部计算机以供进一步分析。设备40任选地包括用于监测设备40的电池寿命的电池监测器56。设备外壳的外部任选地还包含多个LED 58，用于说明笔何时开启或关闭，检查何时正在进行或完成。

图3b)从远端的端部位置示出了本示例性实施例的设备40的远端。光和传感器模块48包括径向分布的LED、声音接收器49以及光接收器47。应该理解，虽然可以提供这些部件的许多布置，但仍然允许从患者的感兴趣区域获得信息。例如，光源(LED)可以布置在尖端48的周围，并且声音接收器49布置在尖端48的中间。

图4示出了使用根据图3的示例性实施例的用于组织状况测量的设备的患者检查的阶段。

在图4a)中，设备20靠着疑似水肿的患者皮肤区域60的表面放置。形成压力施加单元28的钝性结构处于缩回位置。

图4b)示出了在用户激活设备之后获得组织成分信息的第一阶段。设备20的缩回压力施加单元28中的光源22接触或靠近患者皮肤60的表面。光源将一个或多个波长的光发射到感兴趣区域。声音接收器26接收从患者皮肤发射的声波。示例性光波被示出为实心波浪线，而虚线示出了从皮肤60向声音接收器单元26发回的声音。

因而，任选地激发表征组织成分的一个或不同波长的LED以将入射光发射到皮肤60上。声音接收器接收皮肤发射的声波。计算入射光强度与计算出的声波的比率。通过找出不同组织成分的存在比率可以提供不同类型水肿的表征。

图4c)示出了已经获得组织成分信息的下一检查阶段，其中,设备20的处理单元使压力施加单元28的钝端延伸到患者皮肤的皮肤表面，导致在患者的皮肤中形成凹陷62。通常情况下，凹陷的深度将在1到10mm之间。

图4d)示出了下一检查阶段，其中设备20已经缩回压力施加单元28。由于压力施加单元28的钝端已被撤回，因此皮肤中的自然回弹力将被压在皮肤60的表面下方，以使生成的凹陷逐渐平衡至皮肤表面的其余部分的水平。发生该过程的时间以及任选的动态速率通过光源发射光进入凹陷，并且光接收器24接收来自凹陷底部的光的反射来监测。

图4e)示出了测量完成并且皮肤60的表面处于直线位置的情况，其基本上接触用于组织状况测量的设备20。

图4f)示出了最终的任选步骤，包括经由通信接口32在设备20和外部计算机64之间发送信息。应该理解，最后一步不是必需的，并且信息可以替代地在设备20上被处理。任选地，设备20发送指示测试结束的可听信号。

设备20的压力施加单元28将一定量的压力传递至患者身上的一点。

根据一个实施例，基于第一和第二组织成分值来计算在感兴趣区域处施加的压力的量。

根据本发明的实施例，第一组织成分值是感兴趣区域处水的量，而第二组织成分值是感兴趣区域处血红蛋白的量。因而，基于在皮肤中检测到的各组织成分的比率可以定制施加在感兴趣区域处的压力。

根据本发明的一个实施例，提供了设备20，其中，光源被配置为发射波长范围为380nm至470nm、545nm至600nm和1200nm至1400nm的光。

根据一个实施例，凹陷回弹信息包括在感兴趣区域处测量的凹陷深度值和/或凹陷回弹时间值。

根据一个实施例，提供了一种设备，其中，使用光学接近传感器获得凹陷深度值和/或凹陷回弹时间。

根据第二方面，提供了一种能够进行组织状况测量的系统70。该系统包括如之前根据第一方面或其实施例所描述的用于组织状况测量的设备72和计算机74，其中，所述计算机可通信地耦合到用于组织状况测量的所述设备72的通信接口。在一个示例中，计算机74是智能手机。

计算机74被配置为获得患者的感兴趣区域处的组织成分信息和凹陷回弹信息。计算机74被配置为使用组织成分信息和凹陷回弹信息来提供患者的感兴趣区域处的组织状况评估。

根据这个方面，设备72收集来自患者的组织信息和凹陷回弹信息。远程设备74使用组织成分信息和凹陷回弹信息来执行组织状况评估。

例如，计算机74在实现对例如患者的水肿状况的组织状况评估之前，接收组织成分信息和凹陷回弹信息，然后将所述值与查找表中的标准值进行比较。

根据第二方面的实施例，所述计算机被提供有显示单元76。

根据第三方面，提供了一种用于组织状况测量的方法。该方法包括：

a)在患者的感兴趣区域处使用光声光谱获得80组织成分信息；

b)基于获得的组织成分信息生成82感兴趣区域的组织表征信息；

c)通过使压力施加单元在缩回位置和前进位置之间推进来将压力施加84到感兴趣区域；

d)从感兴趣区域撤回86压力施加单元；

e)获得88感兴趣区域处的凹陷回弹信息；并且

f)经由通信接口传送90组织成分信息和凹陷回弹信息。

根据第三方面的实施例，所述组织成分信息包括第一和第二组织成分值，其中，基于第一和第二组织成分值的比率来计算由压力施加单元施加的压力。

根据第三方面的实施例，第三方面的方法还包括：

g)组合所述组织表征信息和所述组织分类信息以提供所述患者的感兴趣区域处的组织状况评估。

根据第三方面的实施例，如先前提供的方法包括：

h)向用户显示组织状况评估。

根据第三方面的实施例，提供了一种如前所述的方法，其中，所述凹陷回弹信息包括在感兴趣区域处测量的凹陷深度值和/或凹陷回弹时间值。

根据第四方面，提供了一种计算机程序单元，其用于控制如上述设备所要求的处理单元和/或计算机，以在处理单元和/或计算机执行该计算机程序单元时所述处理单元和/或计算机适于执行上述方法实施例中的权利要求9-13中任一项的方法。

根据第五方面，提供了一种已经存储了第四方面的计算机程序单元的计算机可读介质。

应该注意的是，上述步骤也可以以不同的顺序执行。例如，组织成分信息可以在其被接收之后并在测量凹陷回弹信息之前直接传送到通信接口。

计算机程序单元可以存储在计算机单元上，该计算机单元也可以是本发明实施例的一部分。该计算单元可以适用于执行或引起执行上述步骤。此外，它可以适用于操作上述装置的部件。所述计算单元可以适用于自动操作，和/或执行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。数据处理器因此可以被配备为执行第三方面的方法。

例如，该示例性实施例覆盖被配置为最初使用本发明的计算机程序或者从现有程序配置成通过软件更新使用本发明的程序的计算机程序。

因而，计算机程序单元能够提供完成根据上面讨论的第三方面所需的程序所必需的所有必要步骤。

根据本发明的另一示例性实施例，提供了诸如CD-ROM的计算机可读介质，其中，计算机可读介质具有存储在其上的计算机程序单元，其中，该计算机程序单元在上一节进行了描述。

所述计算机程序可以被存储和/或分布在合适的介质上，例如与硬件一起或作为硬件的一部分提供的光存储介质或固态介质。计算机可读介质还可以以其他形式分布，例如经由互联网，或者作为有线或无线电信系统。

所述计算机程序也可以通过像万维网那样的网络呈现，并且可以从这样的网络下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的方面的另一示例性实施例，提供了一种用于使计算机程序单元可下载获得的介质，所述计算机程序单元被布置为执行根据本发明的前述实施例之一的方法。

应该注意的是，本发明的实施例是参考不同的主题来描述的。具体而言，参照方法类型特征来描述一些实施例，而参考装置类型特征描述其他实施例。本领域的技术人员将从以上和以下描述中收集到，除非另有通知，否则除了特征的任何组合属于一种类型的主题之外，特征之间的任何其他组合还属于一种类型的主题，这都被认为是在本申请中披露了。所有特征可以组合起来以提供协同效应，这大于特征的简单相加。

虽然已经在附图和前面的描述中详细说明并描述了本发明，但是这样的说明和描述被认为是说明性的或示例性的而不是限制性的。本发明不限于所公开的实施例。

本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，可以通过研究本公开和附图、说明书以及从属权利要求来理解和实现公开的实施例的其他变型。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤。不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或单元可以实现权利要求中记载的若干项目的功能。在相互不同的从属权利要求中记载了某些措施这一事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种用于组织状况测量的设备(20、40)，包括：

光源(22)，其被配置为将光发射到患者的感兴趣区域上；

光接收器(24)，其被配置为接收从所述光源发射并随后从所述感兴趣区域反射的光；

声音接收器(26)，其被配置为接收从所述感兴趣区域发射的声波；

能配置在缩回位置和前进位置之间的压力施加单元(28)，其中，所述压力施加单元在所述缩回位置和所述前进位置之间的转变使压力被施加到所述感兴趣区域；

处理单元(30)；以及

通信接口(32)；

其中，所述处理单元被配置为使用所述光源和所述声音接收器来获得所述患者的所述感兴趣区域处的组织成分信息，其中，所述处理单元被配置为通过将所述压力施加单元在所述缩回位置和所述前进位置之间推进而使所述压力施加单元向所述感兴趣区域施加所述压力，从所述感兴趣区域撤回所述压力施加单元，并且获得所述感兴趣区域处的凹陷回弹信息，并且

其中，所述通信接口被配置为传送所述组织成分信息和所述凹陷回弹信息。

2.根据权利要求1所述的设备(20、40)，

其中，所述组织成分信息包括第一组织成分值和第二组织成分值；并且其中，由所述压力施加单元施加的压力是基于所述第一组织成分值和第二组织成分值的比率而计算出的。

3.根据权利要求2所述的设备(20、40)，

其中，所述光源和所述声音接收器被配置为检测所述感兴趣区域处的至少水成分和血红蛋白成分，并且其中，所述第一组织成分值是检测到的水成分，而所述第二组织成分值是检测到的血红蛋白成分。

4.根据权利要求1所述的设备(20、40)，

其中，所述光源被配置为发射(i)380nm至470nm、(ii)545nm至600nm以及(iii)1200nm至1400nm的波长范围内的光。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备(20、40)，

其中，所述凹陷回弹信息包括在所述感兴趣区域处测量的凹陷深度值和/或凹陷回弹时间值。

6.根据权利要求5所述的设备(20、40)，

其中，所述凹陷深度值和/或所述凹陷回弹时间值是使用光学接近传感器而获得的。

7.一种用于组织状况测量的系统(70)，包括：

根据权利要求1至6中任一项所述的用于组织状况测量的设备(72)；和

计算机(74)；

其中，所述计算机通信地耦合到用于组织状况测量的所述设备的所述通信接口(32)；

其中，所述计算机被配置为获取患者的感兴趣区域处的组织成分信息和凹陷回弹信息；并且

其中，所述计算机被配置为使用所述组织成分信息和凹陷回弹信息来提供所述患者的所述感兴趣区域处的组织状况评估。

8.根据权利要求7所述的系统(70)，还包括：

通信地耦合到所述计算机的显示单元(76)。

9.一种用于组织状况测量的方法，包括：

a)在患者的感兴趣区域处使用光声光谱获得组织成分信息；

b)基于获得的组织成分信息生成所述感兴趣区域的组织表征信息；

c)通过将压力施加单元在缩回位置和前进位置之间推进来向所述感兴趣区域施加压力；

d)从所述感兴趣区域撤回所述压力施加单元；

e)获得所述感兴趣区域处的凹陷回弹信息；并且

f)经由通信接口传送所述组织成分信息和所述凹陷回弹信息。

10.根据权利要求9所述的方法，

其中，所述组织成分信息包括第一组织成分值和第二组织成分值，并且其中，由所述压力施加单元施加的压力是基于所述第一组织成分值和第二组织成分值的比率而计算出的。

11.根据权利要求9或10所述的方法，

其中，所述凹陷回弹信息包括在所述感兴趣区域处测量的凹陷深度值和/或凹陷回弹时间值。

12.一种用于组织状况测量的装置，包括：

用于在患者的感兴趣区域处使用光声光谱获得组织成分信息的模块；

用于基于获得的组织成分信息生成所述感兴趣区域的组织表征信息的模块；

用于通过将压力施加单元在缩回位置和前进位置之间推进来向所述感兴趣区域施加压力的模块；

用于从所述感兴趣区域撤回所述压力施加单元的模块；

用于获得所述感兴趣区域处的凹陷回弹信息的模块；以及

用于经由通信接口传送所述组织成分信息和所述凹陷回弹信息的模块。

13.根据权利要求12所述的装置，

其中，所述组织成分信息包括第一组织成分值和第二组织成分值，并且其中，由所述压力施加单元施加的压力是基于所述第一组织成分值和第二组织成分值的比率而计算出的。

14.根据权利要求12或13所述的装置，

其中，所述凹陷回弹信息包括在所述感兴趣区域处测量的凹陷深度值和/或凹陷回弹时间值。

15.一种存储有计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序用于控制如权利要求1至6中任一项所述的设备中的处理单元和/或如权利要求7或8所述的系统中的计算机，以在所述计算机程序由所述处理单元和/或计算机执行时所述处理单元和/或计算机适于执行权利要求9至11中任一项所述的方法。

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