CN111973196A - 一种肝功能指标的检测与重分析装置 - Google Patents

一种肝功能指标的检测与重分析装置 Download PDF

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Abstract

一种肝功能指标的检测与重分析装置,其包括探头、控制器、处理器、存储器和输入设备;其中控制器用于控制探头对人体受检部位进行分光检测,并将检测数据存储至所述存储器;输入设备用于输入用户设置的配置参数和输入用户的触发操作;处理器用于响应于用户的触发操作获取配置参数,根据配置参数和第二分光检测数据构建检测模型,以及将第一分光检测数据输入至检测模型,计算得到人体血液中的ICG实时浓度。本申请技术方案在完整保存原始检测数据的前提下,允许在检测结束后通过重新输入准确Hb浓度再次开展有效肝功能指标的重分析操作,为紧急情况下开展ICG清除试验提供了可行性,能够满足ICG清除试验在临床多样化方面的场景需求。

Description

一种肝功能指标的检测与重分析装置
技术领域
本发明涉及医疗检测技术领域,具体涉及一种肝功能指标的检测与重分析装置。
背景技术
评估有效肝功能的方法主要是吲哚菁绿清除试验(Indocyanine GreenClearance Test,ICG Test)。吲哚菁绿清除试验的检测原理是依据吲哚菁绿的药理特性,即吲哚菁绿经外周静脉注入人体后,可与血浆蛋白结合,迅速分布到各循环器官,再经肝细胞自循环排出。正常人在注射ICG并经过20分钟后仅留有3%于血液中,由于ICG仅通过肝脏在体内进行清除,因此ICG的清除速率仅和受检者的肝功能状态密切相关。此外,ICG的无毒特性也对其他脏器无副作用,如此大大增加了吲哚菁绿清除试验在临床应用中的安全性。
在现阶段,若要开展吲哚菁绿清除试验(即ICG清除试验)来对有效肝功能等检测指标的检测,必须此之前对受检者的血红蛋白浓度(即Hb浓度)进行检测,但是受限于时间安排、设备效率、人为操控等多方面原因,存在需要紧急进行手术或者人员疏忽等意外情形导致的没有及时检测患者Hb浓度的情形。在这种情况下,限制了ICG清除试验的应用场景,无法满足临床多样化的场景需求。对于需要紧急开展ICG清除试验的患者,迫切需要一种先开展检查、再补录信息的检测方式。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是:如何在ICG清除试验完成后再次检测肝功能指标,以满足ICG清除试验在临床多样化方面的场景需求。
为解决上述技术问题,本申请提供了一种肝功能指标的检测与重分析装置,其包括探头、控制器、处理器、存储器和输入设备;所述控制器与所述探头、所述存储器连接,用于控制所述探头对人体受检部位进行分光检测,并将检测数据存储至所述存储器;所述存储器内的检测数据包括第一分光检测数据和第二分光检测数据;所述第一分光检测数据包括ICG清除试验开始之后第一类波长的检测光和第二类波长的检测光分别穿过人体受检部位的透光度,所述第二分光检测数据包括ICG清除试验开始之前第一类波长的检测光、第二类波长的检测光和第三类波长的检测光分别穿过人体受检部位的透光度;所述输入设备用于输入用户设置的配置参数,和输入用户的触发操作;所述配置参数包括血红蛋白浓度;所述处理器与所述存储器、所述输入设备连接,用于响应于用户的触发操作获取所述配置参数,并从所述存储器获取所述第一分光检测数据和所述第二分光检测数据;所述处理器还用于根据所述配置参数和所述第二分光检测数据构建检测模型,以及将所述第一分光检测数据输入至所述检测模型,计算得到人体血液中的ICG实时浓度;所述ICG实时浓度用于表征吲哚菁绿在人体内的药时变化状态。
所述处理器包括构建模块和第一计算模块;所述构建模块用于构建所述检测模型,且构建过程包括:根据所述第二分光检测数据计算任意两类检测光透过情况下血液的脉动量比,且分别表示为
Figure BDA0002695526680000021
其中,ΔA8为第一类波长的检测光先后两次穿过人体受检部位的透光度的变化量,ΔA9为第二类波长的检测光先后两次穿过人体受检部位的透光度的变化量,A6为第三类波长的检测光先后两次穿过人体受检部位的透光度的变化量,下标8、9、6分别为第一类波长、第二类波长、第三类波长的标识;通过联立脉动量比的方程组计算人体受检部位对每类检测光的传播影响因数;所述方程组用公式表示为
Figure BDA0002695526680000022
其中,Ex6、Ex8、Ex9分别表示各类检测光的传播影响因数,Kh为血红蛋白在血液针对任意类检测光的吸光度,F为血液的散射系数;利用所述输入参数中的血红蛋白浓度,以及所述脉动量比、所述传播影响因数构建检测模型,所述检测模型用公式表示为
Figure BDA0002695526680000023
其中,Ex8=Zt8Δbt/(ChΔbb),Ex9=Zt9Δbt/(ChΔbb);Ch为血红蛋白浓度,Ci为ICG实时浓度,Ki为ICG在血液针对任意类检测光的吸光度,Δbb为脉博搏动引起的检测光在血液中传播距离的变化量,Zt8、Zt9分别为第一类检测光、第二类检测光在人体受检部位中的衰减系数,Δbt为脉搏搏动引起的检测光在人体受检部位中传播距离的变化量。
所述第一计算模块用于计算人体血液中的ICG实时浓度,且计算过程包括:将所述第一分光检测数据中第一类波长的检测光和第二类波长的检测光分别穿过人体受检部位的透光度表示为A′8、A′9;利用相邻两次透光度的变化量ΔA′8、ΔA′9替换所述检测模型中的ΔA8、ΔA9,从而计算得到ICG实时浓度且表示为Ci
所述处理器还包括第二计算模块,所述第二计算模块用于计算人体的ICG清除速率,且计算过程包括:根据所述ICG实时浓度确定ICG在血液中的平均通过时间且表示为MTT,以及在MTT之后的时间内生成浓度分析区间;在所述浓度分析区间内将所述ICG实时浓度用半对数坐标进行表示,通过线性回归分析得到浓度的直线斜率,并将所述直线斜率作为人体内的ICG清除速率;根据所述ICG清除速率确定ICG浓度减半时间且表示为t1/2
所述处理器还包括第三计算模块,所述第三计算模块用于计算人体血液中的ICG滞留率,且计算过程包括:根据所述ICG清除速率计算特定时刻时血液中的ICG滞留率;所述ICG滞留率用于判断人体的有效肝功能的状态,且所述ICG滞留率用公式表示为
Figure BDA0002695526680000031
其中,K为所述ICG清除速率,t为特定时刻的时间。
所述处理器还包括第四计算模块,所述第四计算模块用于计算人体的循环血容量,且计算过程包括:将平均通过时间MTT时刻确定的线性回归分析得到的浓度作为ICG初始浓度,利用ICG清除试验中的ICG用药量和所述ICG初始浓度计算得到人体的循环血容量,且所述循环血容量用公式表示为BV=I/C0;其中,I为ICG用药量,C0为ICG初始浓度;或者,根据所述ICG实时浓度生成半对数坐标下的色素浓度图,在所述色素浓度图中确定出AUC面积,利用ICG清除试验中的ICG用药量和所述AUC面积计算得到人体的循环血容量,且所述循环血容量用公式表示为BV=I/(SAUC×K);其中,I为ICG用药量,SAUC为AUC面积,K为ICG清除速率。
所述处理器还包括第五计算模块,所述第五计算模块用于计算人体的有效肝脏血流量,且计算过程包括:对所述循环血容量和所述ICG清除速率进行乘积计算,分析得到所述有效肝脏血流量且用公式表示为EHBF=BV×K;其中,BV为循环血容量,K为ICG清除速率;若所述循环血容量表示为BV=I/C0,则所述有效肝脏血流量重新用公式表示为EHBF=I×K/C0;若所述循环血容量表示为BV=I/(SAUC×K),则所述有效肝脏血流量重新用公式表示为EHBF=I/SAUC
所述处理器还包括第六计算模块,所述第六计算模块用于计算人体的有效肝血流指数,且计算过程包括:通过所述输入设备获取用户设置的配置参数,且所述配置参数还包括人体的身高、体重;则根据所述配置参数计算得到人体体表面积,且用公式表示为BSA=f(H,W);其中,H为人体的身高,W为人体的体重,f为约束函数;计算所述有效肝脏血流量和所述人体体表面积的比值,得到有效肝血流指数,且用公式表示为EHBFi=EHBF/BSA。
所述第四计算模块与所述第六计算模块连接,还用于计算人体的循环血容量指数,且计算过程包括:计算所述循环血容量和所述人体体表面积的比值,得到循环血容量指数,且用公式表示为BVi=BV/BSA。
所述处理器还包括分析模块,所述分析模块用于根据所述ICG实时浓度生成浓度的药时曲线,和/或生成浓度在半对数坐标下的回归曲线。
所述的检测与重分析装置还包括显示屏,所述显示屏与所述输入设备和所述处理器连接,所述显示屏的界面上配置有曲线显示区域、指标显示区域、参数配置区域和/或触发确认区域;所述曲线显示区域用于对ICG实时浓度对应的药时曲线和/或回归曲线进行显示;所述指标显示区域用于对ICG清除速率、ICG滞留率、循环血容量、循环血流量指数、有效肝脏血流量、有效肝血流指数、平均通过时间MTT和/或ICG浓度减半时间进行显示;所述参数配置区域用于对血红蛋白浓度、人体身高、人体体重的设置结果进行显示;所述触发确认区域用于对用户的触发操作状态进行显示。
本申请的有益效果是:
依据上述实施例的一种肝功能指标的检测与重分析装置,其包括探头、控制器、处理器、存储器和输入设备;其中控制器用于控制探头对人体受检部位进行分光检测,并将检测数据存储至所述存储器;存储器内的检测数据包括第一分光检测数据和第二分光检测数据;所述输入设备用于输入用户设置的配置参数,和输入用户的触发操作;处理器用于响应于用户的触发操作获取所述配置参数,并从存储器获取第一分光检测数据和所述第二分光检测数据;处理器还用于根据配置参数和第二分光检测数据构建检测模型,以及将第一分光检测数据输入至检测模型,计算得到人体血液中的ICG实时浓度。第一方面,由于利用存储器对ICG清除试验前后的检测数据进行了保存,并且利用输入设备对肝功能检测所需的部分参数(如血红蛋白浓度)进行自由配置,使得处理器计算肝功能指标的过程不受时间限制,既可以根据一个临时的配置参数在ICG清除试验中实时检测,还可以根据补录的配置参数在ICG清除试验完成后的再次进行检测数据的重分析,如此为用户提供了多样化的临床检测技术服务;第二方面,由于处理器可以计算得到人体血液中的ICG实时浓度,那么在ICG实时浓度的基础上容易计算出ICG清除速率、有效肝脏血流量、有效肝血流指数等重要肝功能指标,如此丰富了检测与重分析装置的实现功能,能够为用户提供全面、可靠的检测结果;第三方面,本申请技术方案在完整保存原始检测数据的前提下,允许在检测结束后通过重新输入准确Hb浓度再次开展有效肝功能指标的重分析,为紧急情况下开展ICG清除试验提供了可行性,能够满足ICG清除试验在临床多样化方面的场景需求。
附图说明
图1为本申请实施例一中肝功能指标的检测与重分析装置的应用示意图;
图2为探头的结构示意图;
图3为处理器的结构示意图;
图4为本申请实施例二中处理器的结构示意图;
图5为确定平均通过时间MTT的原理示意图;
图6为计算人体内的ICG清除速率的原理示意图;
图7为在半对数坐标下确定AUC面积的原理示意图;
图8为本申请实施例三中检测与重分析装置的外形结构示意图;
图9为Hb浓度调整之前的显示屏上显示状态示意图;
图10为Hb浓度调整之后的显示屏上显示状态示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中,很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而,本领域技术人员可以毫不费力的认识到,其中部分特征在不同情况下是可以省略的,或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下,本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述,这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没,而对于本领域技术人员而言,详细描述这些相关操作并不是必要的,他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外,说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时,方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此,说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例,并不意味着是必须的顺序,除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身,例如“第一”、“第二”等,仅用于区分所描述的对象,不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”,如无特别说明,均包括直接和间接连接(联接)。
实施例一、
请参考图1,本实施例公开一种肝功能指标的检测与重分析装置,该检测与重分析装置1包括探头11、控制器12、存储器13、处理器14和输入设备15,下面分别说明。
控制器12与探头11、存储器13连接,主要用于控制探头11对人体受检部位进行分光检测,并将检测数据存储至存储器14。
存储器13内的检测数据包括第一分光检测数据和第二分光检测数据。其中,第一分光检测数据包括ICG清除试验开始之后第一类波长的检测光和第二类波长的检测光分别穿过人体受检部位的透光度;其中,第二分光检测数据包括ICG清除试验开始之前第一类波长的检测光、第二类波长的检测光和第三类波长的检测光分别穿过人体受检部位的透光度。
参见图1和图2,探头11包括发射器111、接收器112和线缆113。其中,发射器111和接收器112相对设置,中间具有夹持人体受检部位P1(比如手指)的夹持区域;发射器111和接收器112均连接至线缆113,该线缆113用于连接到控制器12,起到信号的传输作用。发射器111具有多种类型检测光(如检测光L1、L2、L3)的发射能力,同时接收器112具有每类检测光的接收能力。对于某一类检测光,如果得知发射器111发出的入射光强度I0,接收器112接收的出射光强度I的情况下,就可以计算得到该检测光的透光度A=log(I/I0)。
需要说明的是,控制器12既可以通过线缆113向探头11发送控制信号,比如控制探头11发射哪一类波长的检测光和发射的时间间隔;控制器12还可以通过线缆113接收探头11反馈的检测数据,比如接收入射光强度、出射光强度和检测光的透光度。
需要说明的是,为了测量到血液中血红蛋白、吲哚菁绿(ICG)等物质对检测光的吸收情况,应当选取组织层厚度小、组织内血管丰富的机体部位作为人体受检部位,比如手指、脚趾、鼻翼、耳垂等机体部位,如此可以满足探头易于夹取、检测光易于穿过的探头使用条件。此外,探头11所采用的第一类波长的检测光L1可以具有λ1=805±20nm的波长取值,第二类波长的检测光L2可以具有λ2=940±20nm的波长取值,第三类波长的检测光L3可以具有λ3=660±20nm的波长取值。
输入设备15用于输入用户设置的配置参数,和输入用户的触发操作。这里的配置参数可以包括血红蛋白浓度,这里的触发操作可以包括检测开始或者重新分析的操作指令。
处理器14与存储器13、输入设备15连接。处理器14主要用于响应于用户的触发操作获取配置参数(如血红蛋白浓度),并从存储器获取第一分光检测数据和第二分光检测数据;此外,处理器14还用于根据配置参数和第二分光检测数据构建检测模型,以及将第一分光检测数据输入至检测模型,计算得到人体血液中的ICG实时浓度。这里的ICG实时浓度用于表征吲哚菁绿在人体内的药时变化状态;并且,人体的肝功能指标包括但不限于ICG实时浓度。
需要说明的是,血红蛋白浓度(即Hb浓度)是计算肝功能指标的重要参考参数,通常需要通过血常规检测来获得血红蛋白浓度,并人为输入至检测与重分析装置,从而在检测与重分析装置配合进行ICG清除试验中调用。当遇到紧急情况并需要立即开展ICG清除试验,并且血常规检测结果无法及时获得的情况下,此时可以通过输入设备15输入一个血红蛋白浓度的默认值(比如Hb浓度设置为140g/L),这样就可以先行开展ICG清除试验,并顺利获得肝功能指标在默认参数下的检测结果。
比如图1,将探头11夹持在人体的手指或者鼻翼,并通过线缆连接至控制器12之后,就可以对人体P0开展ICG清除试验。这里需要利用注射器21将混合ICG溶液的生理盐水或者葡萄糖溶液注入至人体经脉血管,在注射器14推进的同时认为ICG清除试验开始,之后吲哚菁绿(ICG)通过静脉血管在血液中扩散,并最终通过肝脏的清除作用而消失,此时ICG清除试验结束。
需要说明的是,依据本实施例中提供的技术方案,在ICG清除试验结束之后,探头的第一分光检测数据和第二分光检测数据仍然保存在存储器14中,那么就可以等待血常规检测完成并获得实际的血红蛋白浓度,从而将实际的血红蛋白浓度通过输入设备15输入至检测与重分析装置,此时处理器14容易根据第一分光检测数据、第二分光检测数据和实际的血红蛋白浓度再次计算有效肝功能指标,并顺利获得肝功能指标在实际参数下的检测结果。
在本实施例中,参见图3,处理器14包括构建模块141和第一计算模块142。分别说明如下。
构建模块141用于构建检测模型,且构建过程包括:
(1)构建模块141根据第二分光检测数据计算任意两类检测光透过情况下血液的脉动量比,且分别表示为
Figure BDA0002695526680000071
其中,ΔA8为第一类波长的检测光先后两次穿过人体受检部位的透光度的变化量,ΔA9为第二类波长的检测光先后两次穿过人体受检部位的透光度的变化量,A6为第三类波长的检测光先后两次穿过人体受检部位的透光度的变化量,下标8、9、6分别为第一类波长、第二类波长、第三类波长的标识。
(2)构建模块141通过联立脉动量比的方程组计算人体受检部位对每类检测光的传播影响因数;方程组用公式表示为
Figure BDA0002695526680000081
其中,Ex6、Ex8、Ex9分别表示各类检测光的传播影响因数,Kh为血红蛋白在血液针对任意类检测光的吸光度,F为血液的散射系数。
(3)构建模块141利用输入参数中的血红蛋白浓度,以及脉动量比、传播影响因数构建检测模型,则检测模型用公式表示为
Figure BDA0002695526680000082
其中,Ex8=Zt8Δbt/(ChΔbb),Ex9=Zt9Δbt/(ChΔbb);Ch为血红蛋白浓度,Ci为ICG实时浓度,Ki为ICG在血液针对任意类检测光的吸光度,Δbb为脉博搏动引起的检测光在血液中传播距离的变化量,Zt8、Zt9分别为第一类检测光、第二类检测光在人体受检部位中的衰减系数,Δbt为脉搏搏动引起的检测光在人体受检部位中传播距离的变化量。
第一计算模块142与构建模块141连接,用于计算人体血液中的ICG实时浓度,且计算过程包括:
(1)第一计算模块142将第一分光检测数据中第一类波长的检测光和第二类波长的检测光分别穿过人体受检部位的透光度表示为A′8、A′9
(2)第一计算模块142利用相邻两次透光度的变化量ΔA′8、ΔA′9替换检测模型中的ΔA8、ΔA9,从而计算得到ICG实时浓度且表示为Ci
为帮助技术人员进一步地理解检测模型的构建过程,下面将对检测模型的构建原理进行说明。
透光度A8、A9、A6是根据朗伯-比尔定律得到的参数,朗伯-比尔定律用公式表示为
Figure BDA0002695526680000083
其中,A为吸光度,出射光强度I与入射光强度I0的对比比值;K为摩尔吸光系数,且与吸收物质的性质及检测光的波长λ有关;c为吸光物质的浓度,单位为mol/L;b为吸收层厚度,单位为cm。
按照指示剂稀释法原理,ICG注入体内后,将迅速与血浆蛋白结合,如果把血液作为光线的传播介质,那么其中的吸光物质除了血红蛋白(即Hb)以外,还包括吲哚菁绿(即ICG),则吸光度A重新表示为
Figure BDA0002695526680000084
其中,Kh、Ki分别为Hb和ICG在血液中的吸光度,Ch、Ci分别为Hb和ICG在血液中的浓度。在检测光传播的过程中,血管会随着脉搏的搏动不断收缩与扩张,当这种变化引起检测光在血液中的传播距离增加Δb时,发射光线强度会减少ΔI,此时光密度也会产生ΔA的变化量。那么,在脉搏引起的光变化量为ΔI,则ΔA可以用公式表示为
Figure BDA0002695526680000091
若以两种不同形式波长的检测光(如波长为λ1的检测光L1和波长为λ2的检测光L2)进行测量,则可分别得到两组不同的光密度的变化量ΔA8和ΔA9,则可以消除Δb的影响并得到任意两类检测光透过情况下血液的脉动量比,比如第一类波长的检测光L1和第二类波长的检测光L2透过情况下血液的脉动量比表示为
Figure BDA0002695526680000092
这里仅考虑到了Hb和ICG对脉动量比的影响,前提是检测光在均匀介质中没有色散的情况发生。但是对于指端皮肤,血液引起的色散和外围组织的影响都是不可忽略的,如果将这两项因素考虑在内,则ΔA将重新表示为
Figure BDA0002695526680000093
其中,F为血液的散射系数(通常视为常数),Δbb表示动脉血博动引起光线在血液中传播距离的变化,Zt为光线在组织中的衰减系数,Δbt表示脉搏搏动引起检测光在组织中传播距离的变化。
此时,第一类波长的检测光L1和第二类波长的检测光L2透过情况下血液的脉动量比将重新表示为
Figure BDA0002695526680000094
其中,Ki为ICG在血液针对任意类检测光的吸光度,Δbb为脉博搏动引起的检测光在血液中传播距离的变化量,Zt8、Zt9分别为第一类检测光、第二类检测光在人体受检部位中的衰减系数,Δbt为脉搏搏动引起的检测光在人体受检部位中传播距离的变化量。如果用传播影响因数
Figure BDA0002695526680000095
对公式进行简化,则能得到脉动量比与血红蛋白、ICG实时浓度、传播影响因数之间的关系,则脉动量比的公式简化表示为
Figure BDA0002695526680000101
其中,Ex8=Zt8Δbt/(ChΔbb),Ex9=Zt9Δbt/(ChΔbb)。在进行ICG清除试验之前,由于ICG实时浓度为零,那么就可以进一步对公式进行简化,从而得到任意两类检测光透过情况下血液的脉动量比,并联立形成方程组
Figure BDA0002695526680000102
Figure BDA0002695526680000103
Figure BDA0002695526680000104
由于方程组中
Figure BDA0002695526680000105
均是可以根据第二分光检测数据计算得到的量,那么容易联立各个方程计算得到Ex6、Ex8、Ex9,从而构建得到检测模型
Figure BDA0002695526680000106
根据该检测模型,只要根据第一分光检测数据计算得到
Figure BDA0002695526680000107
那么就能够在得知其它参数值的情况下,计算出ICG实时浓度Ci
本实施例中由于根据探头的第二分光检测数据计算任意两类检测光透过情况下血液的脉动量比,以及计算人体受检部位对每类检测光的传播影响因数,如此容易利用血红蛋白浓度、脉动量比和传播影响因数构建检测模型,充分考虑到一些重要参数对检测模型的影响,能够提升检测模型的算法性能,并提高计算结果的准确度。
本领域的技术人员可以理解,本实施例中由于利用存储器对ICG清除试验前后的检测数据进行了保存,并且利用输入设备对肝功能检测所需的部分参数(如血红蛋白浓度)进行自由配置,使得处理器计算肝功能指标的过程不受时间限制,既可以根据一个临时的配置参数在ICG清除试验中实时检测,还可以根据补录的配置参数在ICG清除试验完成后的再次进行重分析操作,如此为用户提供了多样化的临床检测技术服务。
实施例二、
在实施例一中公开的检测与重分析装置的基础上,本实施例对检测与重分析装置1中的处理器14进行了改进,形成了图4中的处理器14′。
请参考图4,改进后的处理器14′不仅包括构建模块141和第一计算模块142,还包括第二计算模块143,且第二计算模块143和第一计算模块142连接。
在本实施例中,第二计算模块143主要用于计算人体的ICG清除速率,且计算过程包括:
(1)第二计算模块143从第一计算模块142获取ICG实时浓度,根据ICG实时浓度确定ICG在血液中的平均通过时间且表示为MTT,以及在MTT之后的时间内生成浓度分析区间。
(2)第二计算模块143在浓度分析区间内将ICG实时浓度用半对数坐标进行表示,通过线性回归分析得到浓度的直线斜率,并将直线斜率作为人体内的ICG清除速率;这里的ICG清除速率用于表征人体的有效肝功能。
(3)第二计算模块143还可以根据ICG清除速率确定ICG浓度减半时间且表示为t1/2
参见图5,ICG注入人体后,随血液分布于全身,其首循环曲线和再循环曲线如图中的曲线进行示意。由于得知了ICG实时浓度,那么可以绘制图5中的药时曲线,其中,首循环曲线指的是ICG在人体血液中扩散过程和以一级清除速率进行清除过程的浓度变化曲线,再循环曲线指的是ICG在人体血液中以二级清除速率进行清除过程的浓度变化曲线。在药时曲线中,将首循环曲线自然延长形成封闭区域,将中心线位置对应的时间定义为平均分布时间,即MTT。由于MTT表示的是ICG在血液中均匀分布的时间,其后ICG在血液中以一级速率进行清除,取MTT后的一定时间范围即可生成浓度分析区间。比如,取MTT后的2.5—5.5min的区间范围,就可生成浓度分析区间且表示为MTT+2.5—MTT+5.5,单位为min。
参见图6,将浓度分析区间内的ICG实时浓度用半对数坐标进行表示,这时浓度的衰减曲线将形成一条近乎直线形式,通过线性回归分析得到关于浓度的直线斜率,此时将直线斜率作为人体内的ICG清除速率。需要说明的是,半对数坐标系的一个轴是分度均匀的普通坐标轴,另一个轴是分度不均匀的对数坐标轴;由于半对数坐标系是数学分析中常用的技术手段,所以这里不再进行说明。此外,得到ICG清除速率之后就容易得知ICG在人体血液中的清除完成时间(即ICG浓度为零的时间),那么容易进而得知ICG浓度减半时间且表示为t1/2
进一步地,参见图4,处理器14′还包括第三计算模块144,第三计算模块144与第二计算模块143连接,主要用于计算人体血液中的ICG滞留率,且计算过程包括:
第三计算模块144根据ICG清除速率计算特定时刻时血液中的ICG滞留率;这里的ICG滞留率用于判断人体的有效肝功能的状态,且ICG滞留率用公式表示为
Figure BDA0002695526680000121
其中,K为ICG清除速率,t为特定时刻的时间。
可以理解,这里的ICG R15表示的是吲哚菁绿(ICG)注入人体后15分钟的滞留率,单位%。当然还可以计算5分钟、10分钟时刻的ICG滞留率,只要将时间t进行相应赋值即可。可以理解,在ICG滞留率计算过程中,能够避免引入C0,使得计算结果不受C0的影响,如此可以提高计算的准确性。
需要说明的是,第三计算模块144可以更精准地测量ICG滞留率(即ICG K值),避免现有粗糙检测方式带来的误差,从而全面提升有效肝功能的评估的准确性。此外,为准确测定ICG R15,这里明确了ICG K值的计算过程,可以绕开动脉血和静脉血血氧饱和度等复杂计算参数,从而有效简化检测过程的计算逻辑,通过对计算方法进行明确优化的方式为有效肝功能的评估提供了新方法,能够提升用户对检测设备的使用体验。
进一步地,参见图4,处理器14′还包括第四计算模块145,第四计算模块145与第三计算模块144连接,主要用于计算人体的循环血容量,且计算过程包括:
第一种情况下,第四计算模块145将平均通过时间(MTT)时刻确定的线性回归分析得到的作为ICG初始浓度,利用ICG清除试验中的ICG用药量和ICG初始浓度计算得到人体的循环血容量,且循环血容量用公式表示为BV=I/C0;其中,I为ICG用药量,C0为ICG初始浓度。
或者在第二种情况下,第四计算模块145根据ICG实时浓度生成半对数坐标下的色素浓度图,在色素浓度图中确定出AUC面积,利用ICG清除试验中的ICG用药量和AUC面积计算得到人体的循环血容量,且循环血容量用公式表示为BV=I/(SAUC×K);其中,I为ICG用药量,SAUC为AUC面积,K为ICG清除速率。
吲哚菁绿(ICG)的用药量与人体的体重有直接关系,根据ICG在人体内的代谢情况,ICG用药量与人体体重呈正相关的关系,并且人体每公斤体重的用药量为0.01-5mg;那么实际的ICG用药量往往在进行ICG清除试验之前就已经确定好,所以针对个人,ICG清除试验中的ICG用药量是个定值,在计算人体的循环血容量时只需要读取即可。
需要说明的是,上面第一种情况下计算循环血流量的方法属于外插法。在外插法中,由于MTT表示的是ICG在血液中均匀分布的时间,其后ICG在血液中将以一级速率进行清除,所以将MTT时刻确定的线性回归分析得到的浓度作为ICG初始浓度,更容易在后续处理时对ICG的清除情况进行表示。参见图6,通过线性回归分析得到关于浓度的回归直线,则横坐标轴上MTT时刻对应于回归直线上的H点,那么H点在纵坐标轴上对应的浓度就是ICG初始浓度。比如,ICG相对浓度和ICG清除速率的关系为CICG(t)/C0=e(-Kt);并且,ICG绝对浓度和血红蛋白浓度的关系为AICG/AHb=CICG/CHb×f。其中,CICG(t)为MTT+t时刻的ICG实时浓度,C0为MTT+0时刻的ICG实时浓度,K为ICG清除速率;AICG为ICG的吸光度,AHb为Hb的吸光度,CICG为ICG浓度,CHb为Hb浓度,f为ICG与血红蛋白的吸光系数比值。那么,结合这里的关系公式可以得到
Figure BDA0002695526680000131
此时,只要知道MTT+0时刻的ICG实时浓度,即CICG(0)表示的ICG初始浓度,就可以了解到后续的ICG实时浓度,并由此表示ICG的清除情况。在得到ICG初始浓度之后就可以计算人体的循环血容量,并且循环血容量用公式表示为BV=I/C0。其中,I为ICG用药量,C0为ICG初始浓度。BV表示的循环血容量是在正常血压的条件下为满足全身各器官的有效灌注量所需要的血液量,单位为L/min。
需要说明的是,上面第二种情况下计算循环血流量的方法属于AUC法。在AUC法中,参见图7,在半对数坐标下对ICG实时浓度进行表示并生成色素浓度曲线l1,在MTT之后的一段时间内(如MTT后的2.5-5.5min的时间范围)通过对色素浓度曲线l1进行线性回归分析得到回归直线l2;那么,利用色素浓度曲线l1和回归直线l2来生成半对数坐标下的色素浓度图。之后,在回归直线l2的象限合围面积中,除去MTT之前的象限合围面积,从而得到AUC面积。
在图7中,将色素浓度图的面积中减去首循环曲线的面积,剩余面积作为AUC面积。如果用S1表示积分到回归区间结束时从色素浓度图中减去首循环面积后剩余的面积,用S2表示回归区间结束时至无限大时间推算出的面积,则AUC面积将用公式表示为SAUC=S1+S2。在得到AUC面积之后,就可以利用ICG清除试验中的ICG用药量和AUC面积计算得到人体的循环血容量,且循环血容量用公式表示为BV=I/(SAUC×K)。其中,I为ICG用药量,SAUC为AUC面积,K为ICG清除速率。
进一步地,参见图4,处理器14′还包括第五计算模块146,第五计算模块与第四计算模块145连接,主要用于计算人体的有效肝脏血流量,且计算过程包括:
(1)第五计算模块146对循环血容量和ICG清除速率进行乘积计算,分析得到有效肝脏血流量且用公式表示为EHBF=BV×K;其中,BV为循环血容量,K为ICG清除速率;这里的有效肝脏血流量用于表征肝脏血流灌注和肝细胞代谢的有效状态。
(2)若循环血容量表示为BV=I/C0,则有效肝脏血流量重新用公式表示为EHBF=I×K/C0;若循环血容量表示为BV=I/(SAUC×K),则有效肝脏血流量重新用公式表示为EHBF=I/SAUC=I/(S1+S2)。
需要说明的是,基于AUC法得到的EHBF仅与ICG用药量I、AUC面积有关,而与初始浓度C0没有关系,则避免了初始浓度C0对计算结果的影响,利于提高计算准确度。此外,这里在一定程度上简化了EHBF的测量公式,不仅避免了一些计算参数可能引起的计算误差,还利于提升EHBF检测的精准度,从而加强EHBF指标在临床应用中的参考价值。
进一步地,参见图4,处理器14′还包括第六计算模块147,第六计算模块与第五计算模块146连接,主要用于计算人体的有效肝血流指数,且计算过程包括:
(1)第六计算模块147通过输入设备获取用户设置的配置参数,且配置参数还包括人体的身高、体重;根据配置参数计算得到人体体表面积,且用公式表示为BSA=f(H,W);其中,H为人体的身高,W为人体的体重,f为约束函数。
(2)第六计算模块147计算有效肝脏血流量和人体体表面积的比值,得到有效肝血流指数,且用公式表示为EHBFi=EHBF/BSA。
需要说明的是,BSA表示的人体体表面积可以依据一些现有算法进行的标准化配置。比如,将BSA配置为以下算法中的任一种。
BSA=71.84×H0.725×W0.425
BSA=0.0061×H+0.0128×W-0.1529;
BSA=0.0061×H+0.0124×W-0.0099;
BSA=235×H0.42246×W0.51456
BSA=71.3989×H0.7437×W0.4040
BSA=0.0071×H+0.0133×W-0.1971。
需要说明的是,上面算法公式中的BSA单位为cm2;H表示人体的身高,单位为cm;W表示身体的体重,单位为Kg。此外,置于选用哪一种算法,用户可以根据需要或者使用地区而自由设定,这里不做严格限制。
为了更容易适应人体体表面积的计算场景,这里优选地采用男、女不同的算法实现方式。比如,针对男性的人体体表面积,可以用公式表示为f(H,W)=0.0057×H+0.0121×W+0.0882,此时有效肝血流指数将表示为
Figure BDA0002695526680000151
再比如,针对女性的人体体表面积,可以用公式表示为f(H,W)=0.0073×H+0.0127×W-0.2106,此时有效肝血流指数将表示为
Figure BDA0002695526680000152
进一步地,参见图4,第四计算模块145与第六计算模块147连接,第四计算模块还用于计算人体的循环血容量指数(BVi),且计算过程包括:
第四计算模块145计算循环血容量和人体体表面积的比值,得到循环血容量指数,且用公式表示为BVi=BV/BSA。
需要说明的是,若针对男性的人体体表面积可以用公式表示为f(H,W)=0.0057×H+0.0121×W+0.0882,则循环血容量指数将表示为BVi=BV/(0.0057×H+0.0121×W+0.0882)。若针对女性的人体体表面积可以用公式表示为f(H,W)=0.0073×H+0.0127×W-0.2106,则循环血容量指数将表示为BVi=BV/(0.0073×H+0.0127×W-0.2106)。
进一步地,参见图4,处理器14′还包括分析模块148,分析模块148与第二计算模块143和第六计算模块147连接。分析模块148主要用于根据ICG实时浓度生成浓度的药时曲线,和/或生成浓度在半对数坐标下的回归曲线。比如,可以通过分析模块148生成图7中的药时曲线l1,回归曲线l2
在本实施中,参见图4,处理器14′利用第一计算模块142可以计算得到ICG实时浓度,利用第二计算模块143可以计算得到ICG清除速率(K)、平均通过时间(MTT)和ICG浓度减半时间(t1/2),利用第三计算模块144可以计算得到ICG滞留率(如ICG R15),利用第四计算模块145可以计算得到循环血容量(BV)和循环血容量指数(BVi),利用第五计算模块146可以计算得到有效肝脏血流量(EHBF),利用第六计算模块147可以计算得到的有效肝血流指数(EHBFi);此外,处理器14′利用分析模块148可以生成浓度的药时曲线和浓度在半对数坐标下的回归曲线。
可以理解,本实施例中通过检测与重分析装置得到的这些计算结果和曲线可以作为肝功能指标的一些具体指标数值,从而提供给用户进行参考。
本领域的技术人员可以理解,本实施例中由于处理器可以计算得到人体血液中的ICG实时浓度,那么在ICG实时浓度的基础上容易计算出ICG清除速率、有效肝脏血流量、有效肝血流指数等重要肝功能指标,如此丰富了检测与重分析装置的实现功能,能够为用户提供全面、可靠的检测结果;
实施三、
在实施例二中公开的检测与重分析装置的基础上,本实施例对检测与重分析装置本身进行了改进。
请参考图8,改进后的检测与重分析装置1′包括探头11和壳体16,其中壳体16的内部集成有控制器12、处理器14和存储器13,壳体16的外部设置有输入设备15;此外,该检测与重分析装置1′还包括设于壳体16外部的显示屏17。
在本实施中,处理器14可以处理得到一些肝功能指标,比如ICG清除速率(K)、平均通过时间(MTT)、ICG浓度减半时间(t1/2)、ICG滞留率(如ICG R15)、循环血容量(BV)、循环血容量指数(BVi)、有效肝脏血流量(EHBF)和有效肝血流指数(EHBFi);此外,还可以包括ICG浓度的药时曲线和ICG浓度在半对数坐标下的回归曲线。
在本实施例中,输入设备15可以是一些按键和旋钮,通过操作按键和旋钮在显示屏17上实现功能切换、参数输入和触发确认。
在本实施例中,显示屏17与输入设备15和处理器14连接,用于对用户输入的配置参数、用户输入的触发操作,和/或一些肝功能指标进行显示。在某些情况下,显示屏17可以是触摸式显示屏幕,那么,用户可以通过屏幕触控操作的方式来输入配置参数和输入触发操作。
在一个具体实施例中,参见图9和图10,显示屏17的界面上可以配置有曲线显示区域171、指标显示区域172、参数配置区域173和/或触发确认区域174。
那么,曲线显示区域171用于对ICG实时浓度对应的药时曲线和/或回归曲线进行显示。
那么,指标显示区域172用于对ICG清除速率(K)、ICG滞留率(ICGR15)、循环血容量(BV)、循环血流量指数(BVi)、有效肝脏血流量(EHBF)、有效肝血流指数(EHBFi)、平均通过时间(MTT)和/或ICG浓度减半时间(t1/2)进行显示。可以理解,具体显示哪些项目和项目的数量不做具体限定。
那么,参数配置区域173用于对血红蛋白浓度(Hb浓度)、人体身高(H)、人体体重(W)的设置结果进行显示。当然,参数配置区域173还可以配置病历号、姓名、性别、出生日期、送检科室、送检医师、操作者、临床诊断等项目中的一者或多者,这里不做具体限定。
那么,触发确认区域174用于对用户的触发操作状态进行显示,比如触发确认项目包括重新分析、确认修改、退出等,这里不做具体限定。
比如图9,若在ICG清除试验开始之前,用户在参数配置区域173输入Hb浓度为140g/L,那么,用户只需要在触发确认区域174中激活“重新分析”这个确认项目,检测与重分析装置内的处理器就能够根据当前填写的Hb浓度计算所有的肝功能指标,并将结果展示在曲线显示区域171和指标显示区域172内。
比如图10,若在ICG清除试验结束之后,用户通过血常规检测获得了实际的血红蛋白浓度(Hb浓度),则可以在参数配置区域173输入Hb浓度为119g/L,那么此时,用户只需要在触发确认区域174中激活“重新分析”这个确认项目,检测与重分析装置内的处理器就能够根据当前填写的Hb浓度计算所有的肝功能指标,并将结果展示在曲线显示区域171和指标显示区域172内。
本领域的技术人员可以理解,本申请技术方案在完整保存原始检测数据的前提下,允许在检测结束后通过重新输入准确Hb浓度再次开展有效肝功能指标的检测,并实现原始检测数据的重新分析功能,为紧急情况下开展ICG清除试验提供了可行性,能够满足ICG清除试验在临床多样化方面的场景需求。
本领域技术人员可以理解,上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现,也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时,该程序可以存储于一计算机可读存储介质中,存储介质可以包括:只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等,通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如,将程序存储在设备的存储器中,当通过处理器执行存储器中程序,即可实现上述全部或部分功能。另外,当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时,该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中,通过下载或复制保存到本地设备的存储器中,或对本地设备的系统进行版本更新,当通过处理器执行存储器中的程序时,即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述,只是用于帮助理解本发明,并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员,依据本发明的思想,还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种肝功能指标的检测与重分析装置,其特征在于,包括探头、控制器、存储器、处理器和输入设备;
所述控制器与所述探头、所述存储器连接,用于控制所述探头对人体受检部位进行分光检测,并将检测数据存储至所述存储器;
所述存储器内的检测数据包括第一分光检测数据和第二分光检测数据;所述第一分光检测数据包括ICG清除试验开始之后第一类波长的检测光和第二类波长的检测光分别穿过人体受检部位的透光度,所述第二分光检测数据包括ICG清除试验开始之前第一类波长的检测光、第二类波长的检测光和第三类波长的检测光分别穿过人体受检部位的透光度;
所述输入设备用于输入用户设置的配置参数,和输入用户的触发操作;所述配置参数包括血红蛋白浓度;
所述处理器与所述存储器、所述输入设备连接,用于响应于用户的触发操作获取所述配置参数,并从所述存储器获取所述第一分光检测数据和所述第二分光检测数据;所述处理器还用于根据所述配置参数和所述第二分光检测数据构建检测模型,以及将所述第一分光检测数据输入至所述检测模型,计算得到人体血液中的ICG实时浓度;所述ICG实时浓度用于表征吲哚菁绿在人体内的药时变化状态。
2.如权利要求1所述的检测与重分析装置,其特征在于,所述处理器包括构建模块和第一计算模块;
所述构建模块用于构建所述检测模型,且构建过程包括:根据所述第二分光检测数据计算任意两类检测光透过情况下血液的脉动量比,且分别表示为
Figure FDA0002695526670000011
其中,ΔA8为第一类波长的检测光先后两次穿过人体受检部位的透光度的变化量,ΔA9为第二类波长的检测光先后两次穿过人体受检部位的透光度的变化量,ΔA6为第三类波长的检测光先后两次穿过人体受检部位的透光度的变化量,下标8、9、6分别为第一类波长、第二类波长、第三类波长的标识;通过联立脉动量比的方程组计算人体受检部位对每类检测光的传播影响因数;所述方程组用公式表示为
Figure FDA0002695526670000012
其中,Ex6、Ex8、Ex9分别表示各类检测光的传播影响因数,Kh为血红蛋白在血液针对任意类检测光的吸光度,F为血液的散射系数;利用所述输入参数中的血红蛋白浓度,以及所述脉动量比、所述传播影响因数构建检测模型,所述检测模型用公式表示为
Figure FDA0002695526670000021
其中,Ex8=Zt8Δbt/(ChΔbb),Ex9=Zt9Δbt/(ChΔbb);Ch为血红蛋白浓度,Ci为ICG实时浓度,Ki为ICG在血液针对任意类检测光的吸光度,Δbb为脉博搏动引起的检测光在血液中传播距离的变化量,Zt8、Zt9分别为第一类检测光、第二类检测光在人体受检部位中的衰减系数,Δbt为脉搏搏动引起的检测光在人体受检部位中传播距离的变化量;
所述第一计算模块用于计算人体血液中的ICG实时浓度,且计算过程包括:将所述第一分光检测数据中第一类波长的检测光和第二类波长的检测光分别穿过人体受检部位的透光度表示为A′8、A′9;利用相邻两次透光度的变化量ΔA′8、ΔA′9替换所述检测模型中的ΔA8、ΔA9,从而计算得到ICG实时浓度且表示为Ci
3.如权利要求2所述的检测与重分析装置,其特征在于,所述处理器还包括第二计算模块,所述第二计算模块用于计算人体的ICG清除速率,且计算过程包括:
根据所述ICG实时浓度确定ICG在血液中的平均通过时间且表示为MTT,以及在MTT之后的时间内生成浓度分析区间;
在所述浓度分析区间内将所述ICG实时浓度用半对数坐标进行表示,通过线性回归分析得到浓度的直线斜率,并将所述直线斜率作为人体内的ICG清除速率;所述ICG清除速率用于表征人体的有效肝功能;
根据所述ICG清除速率确定ICG浓度减半时间且表示为t1/2
4.如权利要求3所述的检测与重分析装置,其特征在于,所述处理器还包括第三计算模块,所述第三计算模块用于计算人体血液中的ICG滞留率,且计算过程包括:
根据所述ICG清除速率计算特定时刻时血液中的ICG滞留率;所述ICG滞留率用于判断人体的有效肝功能的状态,且所述ICG滞留率用公式表示为
Figure FDA0002695526670000022
其中,K为所述ICG清除速率,t为特定时刻的时间。
5.如权利要求3所述的检测与重分析装置,其特征在于,所述处理器还包括第四计算模块,所述第四计算模块用于计算人体的循环血容量,且计算过程包括:
将平均通过时间MTT时刻确定的线性回归分析得到的浓度作为ICG初始浓度,利用ICG清除试验中的ICG用药量和所述ICG初始浓度计算得到人体的循环血容量,且所述循环血容量用公式表示为BV=I/C0;其中,I为ICG用药量,C0为ICG初始浓度;
或者,根据所述ICG实时浓度生成半对数坐标下的色素浓度图,在所述色素浓度图中确定出AUC面积,利用ICG清除试验中的ICG用药量和所述AUC面积计算得到人体的循环血容量,且所述循环血容量用公式表示为BV=I/(SAUC×K);其中,I为ICG用药量,SAUC为AUC面积,K为ICG清除速率。
6.如权利要求5所述的检测与重分析装置,其特征在于,所述处理器还包括第五计算模块,所述第五计算模块用于计算人体的有效肝脏血流量,且计算过程包括:
对所述循环血容量和所述ICG清除速率进行乘积计算,分析得到所述有效肝脏血流量且用公式表示为EHBF=BV×K;其中,BV为循环血容量,K为ICG清除速率;所述有效肝脏血流量用于表征肝脏血流灌注和肝细胞代谢的有效状态
若所述循环血容量表示为BV=I/C0,则所述有效肝脏血流量重新用公式表示为EHBF=I×K/C0
若所述循环血容量表示为BV=I/(SAUC×K),则所述有效肝脏血流量重新用公式表示为EHBF=I/SAUC
7.如权利要求6所述的检测与重分析装置,其特征在于,所述处理器还包括第六计算模块,所述第六计算模块用于计算人体的有效肝血流指数,且计算过程包括:
通过所述输入设备获取用户设置的配置参数,且所述配置参数还包括人体的身高、体重;则根据所述配置参数计算得到人体体表面积,且用公式表示为BSA=f(H,W);其中,H为人体的身高,W为人体的体重,f为约束函数;
计算所述有效肝脏血流量和所述人体体表面积的比值,得到有效肝血流指数,且用公式表示为EHBFi=EHBF/BSA。
8.如权利要求7所述的检测与重分析装置,其特征在于,所述第四计算模块与所述第六计算模块连接,还用于计算人体的循环血容量指数,且计算过程包括:计算所述循环血容量和所述人体体表面积的比值,得到循环血容量指数,且用公式表示为BVi=BV/BSA。
9.如权利要求8所述的检测与重分析装置,其特征在于,所述处理器还包括分析模块,所述分析模块用于根据所述ICG实时浓度生成浓度的药时曲线,和/或生成浓度在半对数坐标下的回归曲线。
10.如权利要求9所述的检测与重分析装置,其特征在于,还包括显示屏,所述显示屏与所述输入设备和所述处理器连接,所述显示屏的界面上配置有曲线显示区域、指标显示区域、参数配置区域和/或触发确认区域;
所述曲线显示区域用于对ICG实时浓度对应的药时曲线和/或回归曲线进行显示;
所述指标显示区域用于对ICG清除速率、ICG滞留率、循环血容量、循环血流量指数、有效肝脏血流量、有效肝血流指数、平均通过时间MTT和/或ICG浓度减半时间进行显示;
所述参数配置区域用于对血红蛋白浓度、人体身高、人体体重的设置结果进行显示;
所述触发确认区域用于对用户的触发操作状态进行显示。
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