DE102020206758A1

DE102020206758A1 - Verfahren und Vorrichtung zur objektiven Bestimmung des Rekapillisierungsverhaltens an einer menschlichen Körperoberfläche

Info

Publication number: DE102020206758A1
Application number: DE102020206758.9A
Authority: DE
Inventors: Uwe Vogel; Bernd Richter; Torsten Richter
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2021-12-02
Also published as: GB2596913B; GB2596913A; US11839484B2; GB202107675D0; JP2021191414A; US20210369186A1

Abstract

Bei dem Verfahren zur objektiven Bestimmung des Rekapillisierungsverhaltens an einer menschlichen Körperoberfläche wird mit einer optischen Detektoreinrichtung (1) an einem Hautoberflächenbereich (2) mit vorgegebener Flächengröße und Außenkontur eine orts- und spektralaufgelöste optische Detektion mit mindestens einer Detektoreinrichtung (1) durchgeführt. Anschließend wird über eine vorgegebene Zeit t1 ein über den Hautoberflächenbereich (2) vorgegebener konstanter Druck p ausgeübt und nach Ablauf dieser Zeit t1 die Druckeinwirkung beendet. Mit der Detektoreinrichtung (1) werden die orts- und spektralaufgelöste optische Detektion durchgeführt und die jeweilige Rekapillisierungszeit zu dem Zeitpunkt t2 bestimmt, bis zu dem mindestens ein erster Schwellwert der ortsaufgelöst gleichzeitig erfassten Messwerte den Messwert erreicht haben, der vor Beginn der Druckeinwirkung optisch erfasst worden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur objektiven Bestimmung des Rekapillisierungsverhaltens an einer menschlichen Körperoberfläche.
Die Erfindung kann im Bereich der Notfallmedizin, Intensivmedizin, Anästhesiologie, ambulante und stationären Krankenhausversorgung bei Kindern und Erwachsenen eingesetzt werden. Der Einsatz ist besonders in den o.g. medizinischen Bereichen vorstellbar, könnte aber auch in Pflegeeinrichtungen zur Beurteilung des Flüssigkeitshaushaltes breite Verwendung finden.
Bisher drückt ein Untersucher mit einer Fingerkuppe (ca. 5 Sekunden) auf den Fingernagel bzw. die Haut des Patienten. Beurteilt wird die Zeitspanne, bis die kapilläre Füllung wieder eingetreten ist. Als Anhaltspunkt gilt die Zeit, bis das druckbedingte Abblassen der Untersuchungsregion verschwunden und das ursprüngliche Hautkolorit wieder erreicht ist. Dieser Parameter wird orientierend erhoben um die Notwendigkeit einer Volumensubstitution zu bewerten und stellt einen groben Parameter zur Beurteilung der Mikrozirkulation dar. Die bisher angewandte Methode ist stark individuell vom jeweiligen Untersucher abhängig, da die Eindrücktiefe und die zum Einsatz gebrachte Druckoberfläche variiert.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung die Beurteilung der Mikrozirkulation bzw. peripheren Durchblutung zur indirekten Beurteilung der Perfusions- und Volumensituation eines Patienten reproduzier- und vergleichbar zu objektivieren, so dass der bisher vorhandene individuelle vom jeweiligen Untersucher abhängige Einfluss vermieden und die Beurteilung standardisiert werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Das Verfahren kann mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 10 durchgeführt werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen realisiert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mit einer optischen Detektoreinrichtung an einem Hautoberflächenbereich mit vorgegebener Flächengröße und Außenkontur eine orts- und spektralaufgelöste optische Detektion mit mindestens einer Detektoreinrichtung durchgeführt. Anschließend wird über eine vorgegebene Zeit t1 ein über den Hautoberflächenbereich vorgegebener konstanter Druck auf diesen ausgeübt. Die vorgegebene bestimmte Zeit t1 sollte dabei einen Wert aufweisen, der zwischen 5 s und 10 s liegt. Der konstante Druck p sollte aus dem Druckintervall zwischen 0,4 MPa und 2 MPa gewählt werden. Aus Vergleichbarkeitsgründen sollte die vorgegebene Zeit t1, der vorgegebene Druck p und die vorgegebene Größe der Fläche des Hautoberflächenbereichs sowie deren äußere Kontur bei allen Untersuchungen an Patienten immer gleich sein, um eine Reproduzier- und Vergleichbarkeit zu gewährleisten.
Ein Hautoberflächenbereich sollte eine Fläche von mindestens 100 mm², bevorzugt mindestens 150 mm² aufweisen.
Nach Ablauf dieser Zeit t1 wird die Druckeinwirkung beendet, so dass dann der Hautoberflächenbereich dem normalen Atmosphärenumgebungsdruck unterliegt.
Nach Beendigung der zusätzlichen Druckeinwirkung wird mit der Detektoreinrichtung die orts- und spektralaufgelöste optische Detektion durchgeführt und die jeweilige Rekapillisierungszeit zu dem Zeitpunkt t2 bestimmt, bis zu dem ein voreinstellbarer erster Schwellwert von gleichzeitig erfassten Messwerten, z.B. mindestens 90 %, bevorzugt mindestens 95 % der ortsaufgelöst erfassten Messwerte, den Messwert erreicht haben, der vor Beginn der Druckeinwirkung optisch erfasst worden ist.
Die erfassten Messwerte können in einer elektronischen Auswerteeinheit miteinander verglichen werden. Mit der elektronischen Auswerteeinheit kann auch der Zeitpunkt t2 bestimmt werden, bis zu dem der voreingestellte ersten Schwellwert von z.B. mindestens 90 % der ortsaufgelöst gleichzeitig erfassten Messwerte den Messwert erreicht haben, der vor Beginn der Druckeinwirkung optisch erfasst worden ist. Dies ist aber auch möglich, wenn die Messwerte von der Detektoreinrichtung auch zeitaufgelöst erfasst worden sind.
Mit der Detektoreinheit werden bevorzugt Intensitäten elektromagnetischer Strahlung an verschiedenen, möglichst gleichmäßig innerhalb des Hautoberflächenbereichs verteilt angeordneten Positionen, detektiert. Sind einzelne Detektoren der Detektoreinrichtung ausgebildet eine spektralaufgelöste Messung durchzuführen, können für die Bestimmung des Rekapillisierungsverhaltens mehrere Intensitäten einzelner ausgewählter Wellenlängen bestimmt und bei der Auswertung berücksichtigt werden.
Die Bestimmung bzw. Berücksichtigung von Zeiten kann dadurch erreicht werden, dass die Detektoreinrichtung auch ausgebildet ist eine zeitaufgelöste Erfassung von Messwerten durchzuführen. Die Bestimmung bzw. Berücksichtigung von Zeiten bei der Bestimmung des Rekapillisierungsverhaltens kann aber auch mittels einer elektronischen Auswerteeinheit, beispielsweise unter Nutzung einer Zeittaktung erreicht werden.
Der Druck kann mechanisch, hydraulisch und/oder pneumatisch auf den Hautoberflächenbereich ausgeübt werden. Dazu kann der Druck auf den Hautoberflächenbereich mittels einer mechanischen Einrichtung, an der ein Druckstempel vorhanden ist, der auf den Hautoberflächenbereich temporär einwirkt, aufgebracht werden. Der Druckstempel kann dabei vorteilhaft optisch transparent sein, so dass die Detektion durch ihn hindurch erfolgen kann. Dabei ist die Detektoreinrichtung an der der Hautoberfläche abgewandten Seite des Druckstempels angeordnet. Ein Druckstempel sollte eine Stirnfläche aufweisen, die der Größe und Außenkontur der Fläche des Hautoberflächenbereichs entspricht.
Ein Druckstempel kann beispielsweise mittels mindestens einer Druckfeder mit linearer Federkennlinie in Richtung des jeweiligen Hautoberflächenbereichs mit einer Druckkraft F1 beaufschlagt werden, so dass der vorgegebene Druck p auf den Hautoberflächenbereich wirkt.
Der Druck p kann aber auch pneumatisch und/hydraulisch aufgebracht werden. Dazu kann ein Gas und/oder eine Flüssigkeit, das/die entsprechend komprimiert in einem innen hohlen Druckstempel bzw. Druckelement unmittelbar oder über die Detektoreinrichtung auf den Hautoberflächenbereich einwirkt/einwirken, in einem Hohlraum eines Druckelements eingesetzt werden.
Der Druckstempel und/oder die Detektoreinrichtung kann/können im Inneren eines in hohlen Druckelements, das mit der Hautoberfläche den Hautoberflächenbereich von außen umschließend temporär in Kontakt bringbar ist, angeordnet sein. Es kann aber auch ein im Inneren des hohlen Druckelements temporär auf den vorgegebenen Druck komprimiertes Gas und/oder Flüssigkeit zur Druckeinwirkung auf die Hautoberfläche einführbar sein. Letztgenanntes kann mittels geeigneter Druckregelung und/oder Ventilen, die an eine Druckgasleitung oder -behälter angeschlossen sind, erfolgen. Der Gasdruck und/oder Flüssigkeitsdruck kann im Inneren dann über die Zeit t1 aufrechterhalten werden. Nach Ablauf der Zeit t1 kann beispielsweise ein Auslassventil geöffnet werden, so dass sich der an der Oberfläche des Hautoberflächenbereichs wirkende Druck bis auf den Umgebungsdruck der Atmosphäre reduziert und dann die orts- und spektralaufgelöste Erfassung von Messwerten zumindest bis zum Erreichen der jeweiligen Rekapillisierungszeit durchgeführt wird.
Als Detektoreinrichtung kann man eine kombinierte Einrichtung, die zur Detektion und Beleuchtung ausgebildet ist, einsetzen. Dies kann beispielsweise eine aus DE 10 2006 030 541 B4 bekannte Anordnung bi-direktionaler OLED-Mikrodisplays sein. Eine Detektoreinrichtung kann aber auch eine Arrayanordnung geeigneter optischer Detektoren, insbesondere eine Hyperspektralimaging-Kamera (HSI-Kamera) sein. Dazu kann es vorteilhaft sein eine zusätzliche Lichtquelle zu nutzen, mit der zumindest der Hautoberflächenbereich bestrahlt werden kann.
Mit Detektoren der Detektoreinheit sollten gleichzeitig an jeweils unterschiedlichen Positionen über den jeweiligen Hautoberflächenbereich oder den Bereich der Hautoberfläche, der mit dem Druck p beaufschlagt wird, gleichmäßig verteilt mindestens 10 Messwerte/mm² erfasst und berücksichtigt werden.
Bei der spektralaufgelösten Erfassung können ausschließlich die Wellenlängen der vor, während und nach der Druck- und/oder Druckkrafteinwirkung auftretenden Farben der menschlichen Hautoberfläche berücksichtigt werden, so dass sich der auszuwertende Spektralbereich verringern lässt. Dies kann man durch geeignete optische Filterung oder eine Selektion mittels geeigneter Software bei der Auswertung der einzelnen ortsaufgelöst erfassten Messwerte erreichen.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann ein den äußeren Rand des Hautoberflächenbereichs vollständig umschließendes im Bereich des Hautoberflächenbereichs innen hohles Druckelement mit vorgegebener Dimensionierung und geometrischen Gestaltung, der mit der Hautoberfläche in direkten Kontakt tretenden Oberfläche, während der Zeit der Druckeinwirkung mit vorgebbarer Druckkraft F2 auf die Hautoberfläche gedrückt werden. Vor Beginn der Druckkraftwirkung wird auch im Oberflächenbereich in dem das Druckelement mit der Hautoberfläche in Kontakt gebracht wird, eine orts- und spektralaufgelöste optische Erfassung der Abbildung in diesem Oberflächenbereich mit der Detektoreinrichtung oder einer weiteren Detektoreinrichtung durchgeführt. Bei Beendigung der Druckeinwirkung auf den Hautoberflächenbereich wird das Druckelement entfernt bzw. von der Hautoberfläche abgehoben und es wird eine erneute orts- und spektralaufgelöste optische Erfassung von Messwerten auch in diesem Oberflächenbereich durchgeführt. Dann werden die vor Beginn der Druckeinwirkung erfassten Messwerte mit den nach der Entfernung des Druckelements erfassten Messwerten miteinander verglichen.
Ein Stempelelement bzw. Druckelement sollte bevorzugt einen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisen, so dass ein kreisrunder Hautoberflächenbereich berücksichtigt ist. Alternativ kann auch ein ovaler Querschnitt gewählt werden. Mehreckige Geometrien sind zwar möglich aber nicht zu bevorzugen.
In einem innen hohlen Druckelement kann man die Detektoreinrichtung anordnen. Dabei sollte die Außenkontur der Detektoreinrichtung in ihrer geometrischen Gestaltung und Dimensionierung der Innenkontur des Druckelements entsprechen. Dabei kann die Detektoreinrichtung in einem Abstand zum Hautoberflächenbereich angeordnet sein. Die Detektoreinrichtung kann aber auch mit einem Druckstempel oder rein pneumatisch mit komprimiertem Gas unmittelbar während der Zeit t1, in der ein Druck p wirken soll, gegen den Hautoberflächenbereich gedrückt werden. Es sollte dann im Druckelement spielend und ggf. längsgeführt, z.B. in Längsnuten gelagert sein, um ein Verdrehen zu vermeiden.
Die Vorrichtung kann definiert am Körperteil des Menschen, an dem der jeweilige Hautoberflächenbereich angeordnet ist, temporär fixiert werden. Hierfür kann man beispielsweise eine Spanngurtlösung oder eine formschlüssige Befestigungsmöglichkeit am entsprechenden Körperteil nutzen. Dabei kann das jeweilige Körperteil beispielsweise mittels einer Spange an der die Vorrichtung befestigt ist, zumindest teilweise umgriffen werden.
Vorteilhaft besteht auch die Möglichkeit, mit der Detektoreinrichtung eine dreidimensionale ortsaufgelöste Erfassung der Topologie des Hautoberflächenbereichs vor Beginn der Druckeinwirkung und nach Beendigung der Druckeinwirkung durchzuführen und dabei kann eine Bewertung des zeitlichen Rückstellverhaltens durch Vergleich der vor und nach der Druckeinwirkung erfassten Messwerte durchgeführt werden.
Analog dazu kann mit der Detektoreinrichtung oder einer weiteren Detektoreinrichtung eine dreidimensionale ortsaufgelöste Erfassung der Topologie des Oberflächenbereichs vor Beginn der mit dem Druckelement ausgeübten Druckkrafteinwirkung und nach Beendigung der Druckkrafteinwirkung durchgeführt werden und dann eine Bewertung des zeitlichen Rückstellverhaltens durch Vergleich der vor und nach der Druckkrafteinwirkung erfassten Messwerte durchgeführt werden.
Dazu kann man eine für eine Druckbestimmung sensitive Kontaktmembran einsetzen, die an einem Druckstempel anhaftend befestigt werden kann und mit der nach Rückstellung des Druckstempels, bevorzugt bis auf seine Ausgangsposition, die Fläche und die Zeit bis zur Wiedererlangung des Kontaktes detektiert werden kann.
Alternativ kann man auch ein optisches System an einem Außenzylinder, beispielsweise einem innen hohlen Druckstempel einsetzen, Das optische System kann dazu an einem in Richtung Hautoberfläche weisenden Rand in das Innere geeignete elektromagnetische Strahlung auf den jeweiligen Hautoberflächenbereich emittieren. Die elektromagnetische Strahlung die von der Oberfläche des Hautoberflächenbereichs reflektiert und/oder gestreut wird, kann an der gegenüberliegend angeordneten Seite des Außenzylinders bzw. Druckstempels mit einer zur orts- und spektralaufgelösten Messung geeigneten Detektoreinrichtung detektiert werden. Bei Impression des Außenzylinders bzw. Druckstempels auf der Hautoberfläche, ist es vorstellbar, dass sich eine kleine Wulst nach innen formt, so dass dies als fehlendes Messsignal auf der Gegenseite detektiert werden kann. Nach Kompression der Haut und Beendigung der Druckkraftausübung kann ein optisches Signal erfasst werden, welches dann nach Erreichen des Ausgangszustandes wieder unterbrochen werden kann oder auch nicht (falls Hautoberfläche teilweise imprimiert bleibt).
Bei der Bewertung des Rekapllisierungsverhaltens kann man auch die sich vom äußeren Rand des Hautoberflächenbereichs in Richtung Flächenschwerpunkt oder die in der dazu entgegengesetzten Richtung nach Beendigung der Druckeinwirkung auftretenden Veränderungen der orts- und spektralaufgelösten Messwerte bestimmen.
Die Messwerte, die mit einer zur orts- und spektralaufgelösten Erfassung ausgebildete Detektoreinrichtung detektiert werden, können mit geeigneten Auswertungsalgorithmen verarbeitet werden, die beispielsweise in einer elektronischen Auswerteeinheit hinterlegt sein können. Dabei können für die Bestimmung der ortsaufgelösten Dynamik des Wiedererlangens des Ausgangszustandes im jeweiligen Hautoberflächenbereich folgende Kriterien berücksichtigt werden:

- Eine Bestimmung der peripher nach zentral oder von zentral nach peripher auftretenden Veränderungen
- Eine vollflächige gleichzeitige Erfassung und Bewertung detektierter Messwerte über den gesamten Hautoberflächenbereich
- Eine fleckförmige Erfassung und Bewertung, wobei Auswertungszonen in einzelne entsprechende Sektoren gegliedert und die jeweilige ortsaufgelöst erfasste Intensität (Signalstärke) im Laufe einer spezifischen vorgegebenen Untersuchungszeit analysiert werden kann.

Mit dem Beginn der Druckeinwirkung auf den Hautoberflächenbereich kann die Zeit erfasst werden, bis zu der 90 % der einzelnen gleichzeitig mit der Detektoreinrichtung erfassten Messwerte einen Anteil im Wellenlängenbereich zwischen 570 nm und 650 nm unter einem zweiten Schwellwert, z.B. kleiner 5 % aufweisen und damit wiederum die Erblassungszeit bestimmt werden.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht in der Möglichkeit, die Rekapillarisierungszeit und andere Parameter des Rekapillarisierungsverhaltens standardisiert zu erfassen und vom jeweiligen Untersucher bedingte Faktoren zur Parameterbestimmung zu minimieren. Somit sind vergleichende Untersuchungen objektivierbar, in ihrer Interpretation zuverlässiger und quantifizierbar. Neben dem eigentlichen Hauptparameter (Rekapillarisierungszeit) kann die Erfindung weiter vorteilhaft ausgebildet sein, durch Messung noch weiterer Parameter (Erblassungszeit, Rekapillarisierungsdynamik, Farbanteilanalyse, Drucktiefenbestimmung, Rückstellverhalten der Untersuchungsregion) zu bestimmen.
Mit einem standardisierten Druckapplikator, wie einem Druckstempel mit einer Auflagefläche auf der Hautoberfläche oder einem komprimierten Gas und/oder einer komprimierten Flüssigkeit, die/das mit dem vorgegebenen Druck auf den jeweiligen Hautoberflächenbereich wirkt, kann eine bestimmte Drucktiefe des Hautoberflächenbereichs durch Eindrücken von Haut und Gewebe erreicht werden.
Es wirkt also ein definierter Druck p über eine definierte Oberfläche standardisiert auf die Hautoberfläche ein. Mit geeigneten Messinstrumenten kann die konsekutive Erblassung erfasst werden. Der Druck wird dabei über eine definierte Zeit t1 aufrechterhalten.
Das Beenden der Druckausübung auf das Gewebe wird in seiner Wirkung durch die geeigneten Messinstrumente erfasst und können als quantitative Parameter ausgegeben oder ausgewertet werden.
Ein Hauptparameter ist die Zeit, die bis zum Wiedererreichen des vorbestehenden Hautkolorits erforderlich ist, die man als Rekapillarisierungszeit bezeichnen kann. Die optische Detektoreinrichtung ist bevorzugt zur Bestimmung der Hautfarbe als orts- und spektralaufgelöst erfassender Detektor ausgebildet und sollte die Bestimmung dynamischer Veränderungen ermöglichen.
Dies kann z.B.

a) Die Bestimmung der Veränderungszeit, die bis zum Erreichen eines Endzustands bei Druckausübung bzw. Druckentlastung vergangen ist.
b) Die Bestimmung des Veränderungsmusters (z.B.: die Veränderung des Hautkolorits von peripher nach zentral nach Beendigung der Druckwirkung auf den Hautoberflächenbereich).
c) Weiterhin kann die Eindringtiefe, bei dem ausgeübten standardisierten Druck und die Rückstellzeit des komprimierten Hautoberflächenbereichs (Elastizität) bestimmt und ggf. beurteilt werden.

Desweiteren kann ein Hohlzylinder oder ein mit einer Öffnung gegen die Hautoberfläche andrückbarer Hohlkörper als Druckelement, der oder dessen Öffnung randständig den bevorzugt kreisförmigen Hautoberflächenbereich umgibt, separat benutzbar sein. Somit kann die zentrale Auflagefläche bei Druckentlastung einmal mit zusätzlichem und flächenerweiterndem Hohlzylinder bzw. Hohlkörper benutzt werden. Die gemeinsame Druckwirkung auf den für die Beurteilung herangezogenen Hautoberflächenbereich und die Auflagefläche des Druckelements kann somit in einer gemeinsamen Druckentlastung oder in einer gestaffelten Druckentlastung von zentral nach peripher erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann, wie bereits erwähnt, z.B. mit einer aus DE 10 2006 030 541 B4 bekannten Anordnung bi-direktionaler OLED-Mikrodisplays als geeigneter Detektor durchgeführt werden. Dafür kann in spezifischer Abwandlung eine Ausbildung mit extrem dünner transparenter Verkapselung (Barriere und mechanisch/chemischer/biologischer Schutz) zwischen der OLED-Beleuchtungs- und Schicht der mit den Detektoren gebildeten Schicht (≤ 50 µm) eingesetzt werden, um eine optische :1 ohne zusätzliche optische Elemente zu erreichen.
Alternativ lässt sich in eine dickere transparente Verkapselung dieser Mikrodisplays auch eine zusätzliche abbildende Mikrooptik integrieren. Damit kann bei direktem körperlichen Kontakt an der jeweiligen zu beurteilenden Oberfläche eines Patienten (hier: der Hautoberflächenbereich) mit der Verkapselung des bi-direktionalen OLED- Mikrodisplay-Bauelements eine geometrisch präzise Abbildung der aufliegenden Oberfläche im Maße deren optischer Eigenschaften (z.B. Reflexion, Absorption) und sich daraus ergebender Kontraste oder/und Farben erzielen.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
Dabei zeigen:

1 in perspektivischer grob schematischer Darstellung, das Prinzip der Erfindung und
2 in schematischer Darstellung ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In 1 ist ein Teil einer Körperoberfläche eines menschlichen Patienten gezeigt, bei dem ein kreisförmiger Hautoberflächenbereich 2 mittels eines vorgegebenen Drucks p während der Untersuchung temporär eingedrückt wird. Der Hautoberflächenbereich 2 hat eine definierte vorgegebene Flächengröße und Geometrie und er wird auf optischen Detektoren einer Detektoreinrichtung 1 abgebildet. Dabei ist die Detektoreinrichtung zur orts- und spektralaufgelösten Bestimmung von Intensitäten an verschiedenen Positionen innerhalb des Hautoberflächenbereichs 2 ausgebildet.
Die Messwerte werden mit den einzelnen Detektoren der Detektoreinrichtung 1 bevor der Druck p auf den Hautoberflächenbereich 1 wirkt, erfasst und können in der elektronischen Auswerteeinheit 5 gespeichert werden.
Im Anschluss daran wird der Hautoberflächenbereich 1 mit dem vorgegebenen konstanten Druck p beaufschlagt. Dies erfolgt über die vorgegebene Zeit t1 von 5 s.
Nach Ablauf dieser Zeit t1 wird die Druckbeaufschlagung beendet und es wirkt dann an der gesamten Hautoberfläche der atmosphärische Umgebungsdruck. Vorab aus dem Hautoberflächenbereich 1 verdrängte Körperflüssigkeit gelangt wieder zurück und die mit der Druckwirkung hervorgerufene Erblassung an der Hautoberfläche im Hautoberflächenbereich 2 wird sukzessive wieder rückgängig gemacht.
Dabei werden weiterhin mit der Detektoreinrichtung 1 Messwerte orts- und spektralaufgelöst erfasst und mit den Ausgangsmesswerten verglichen. Dabei wird der Zeitpunkt bestimmt, bis zu dem mindestens 90 % der ortsaufgelöst gleichzeitig erfassten Messwerte den Messwert erreicht haben, der vor Beginn der Druckeinwirkung optisch erfasst worden ist. Dieser Zeitpunkt entspricht der Rekapillisierungszeit.
Es kann auch die Erblassungszeit bestimmt werden, wie dies im allgemeinen Teil der Beschreibung bereits erläutert worden ist. Außerdem ist es möglich, die sich vom äußeren Rand des Hautoberflächenbereichs 2 in Richtung Flächenschwerpunkt nach Beendigung der Druckeinwirkung auftretenden Veränderungen der orts- und spektralaufgelösten Messwerte zu bestimmen.
Bei der in 2 beispielhaft gezeigten Vorrichtung kann analog vorgegangen werden.
Dabei ist ein innen hohles Druckelement 4 vorhanden, das eine kreisringförmige Wandung aufweist, wobei der Innendurchmesser des Druckelements 4 dem Außendurchmesser des Hautoberflächenbereichs 2 entspricht.
Im Druckelement 4, dass mit der konstanten Kraft F2 gegen die Hautoberfläche gedrückt wird, ist der zylindrische Druckstempel 3 angeordnet, der mit der konstanten Druckkraft F1 gegen die Hautoberfläche im Hautoberflächenbereich 2 gedrückt wird, so dass am Hautoberflächenbereich 2 ein konstanter Druck p einstellbar, der im Bereich zwischen 0,2 MPa - 2 MPa liegen sollte, über die Zeit t1 wirkt.
Die Detekoreinrichtung 1 ist im Inneren des Druckelements 4 oberhalb des Druckstempels 3 angeordnet. Der Druckstempel 3 ist im Druckelement 4 geführt und wird mit der konstanten Druckkraft F1 gegen die Oberfläche des Hautoberflächenbereichs 2 gedrückt, so dass dort der konstante Druck p über die Zeit t1 wirkt.
Der Druckstempel 3 kann aus optisch transparentem Polymer, wie z.B. PMMA gebildet sein.
Ansonsten kann die Bestimmung des Rekapillarisierungsverhaltens analog, wie beim Beispiel zu 1 bzw. wie im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert, durchgeführt werden.
Anstelle des Druckstempels 3 kann dort auch ein komprimiertes Gas in einem Hohlraum des Druckelements 4 oberhalb des Hautoberflächenbereichs 2 mit konstantem Druck p über die Zeit t1 temporär wirken, und dadurch die Hautoberfläche eingedrückt und Körperflüssigkeit dort verdrängt werden. An der Messung und Auswertung ändert dies prinzipiell nichts. In diesem Fall ist das Druckelement ein Hohlkörper mit einer Öffnung, die zu der Außenkontur des Hautotoberflächenbereichs 2 komplementär ausgebildet ist.
Wir die Druckwirkung mit dem komprimierten Gas erreicht, kann das Gas direkt an der Hautoberfläche wirken. Dann ist die Detektoreinrichtung 1 in einem Abstand zur Hautoberfläche angeordnet.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Detektoreinrichtung 1 im Druckelement 4 so anzuordnen, dass sie mit dem komprimierten Gas direkt gegen die Hautoberfläche im Hautoberflächenbereich 2 gedrückt und dadurch die Druckwirkung mit der Detektoreinrichtung 1 erreicht werden kann. Nach Reduzierung des Innendrucks im Hohlraum des Druckelements 4 bis auf den Umgebungsatmosphärendruck liegt die Detektoreinrichtung 1 auf der Hautoberfläche lose auf und die Messwerterfassung kann in dieser Position innerhalb des Hautoberflächenbereichs 2 erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006030541 B4 [0017, 0038]

Claims

Verfahren zur objektiven Bestimmung des Rekapillisierungsverhaltens an einer menschlichen Körperoberfläche, bei dem mit einer optischen Detektoreinrichtung (1) an einem Hautoberflächenbereich (2) mit vorgegebener Flächengröße und Außenkontur eine orts- und spektralaufgelöste optische Detektion mit mindestens einer Detektoreinrichtung (1) durchgeführt und anschließend über eine vorgegebene Zeit t1 ein über den Hautoberflächenbereich (2) vorgegebener konstanter Druck p ausgeübt und nach Ablauf dieser Zeit t1 die Druckeinwirkung beendet und mit der Detektoreinrichtung (1) die orts- und spektralaufgelöste optische Detektion durchgeführt und die jeweilige Rekapillisierungszeit zu dem Zeitpunkt t2 bestimmt wird, bis zu dem mindestens ein erster Schwellwert der ortsaufgelöst gleichzeitig erfassten Messwerte den Messwert erreicht haben, der vor Beginn der Druckeinwirkung optisch erfasst worden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck p mechanisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch auf den Hautoberflächenbereich (2) ausgeübt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Detektoreinrichtung (1) eine kombinierte Einrichtung, die zur Detektion und Beleuchtung ausgebildet ist, eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein den äußeren Rand des Hautoberflächenbereichs (2) vollständig umschließendes im Bereich des Hautoberflächenbereichs (2) innen hohles Druckelement (4) mit vorgegebener Dimensionierung und geometrischen Gestaltung der mit der Hautoberfläche in direkten Kontakt tretenden Oberfläche während der Zeit t1 der Druckeinwirkung mit vorgebbarer Druckkraft F2 auf die Hautoberfläche gedrückt wird, und vor Beginn der Druckkraftwirkung auch in dem Oberflächenbereich in dem das Druckelement (4) mit der Hautoberfläche in Kontakt gebracht wird, eine orts- und spektralaufgelöste optische Erfassung der Abbildung in diesem Oberflächenbereich mit der Detektoreinrichtung (1) oder einer weiteren Detektoreinrichtung durchgeführt wird und bei Beendigung der Druckeinwirkung auf den Hautoberflächenbereich (2) das Druckelement (4) entfernt und eine erneute orts- und spektralaufgelöste optische Erfassung von Messwerten auch in diesem Oberflächenbereich durchgeführt wird, und die vor Beginn der Druckeinwirkung erfassten Messwerte mit den nach der Entfernung des Druckelements (3) erfassten Messwerten miteinander verglichen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Detektoreinrichtung (1) eine dreidimensionale ortsaufgelöste Erfassung der Topologie des Hautoberflächenbereichs (2) vor Beginn der Druckeinwirkung und nach Beendigung der Druckeinwirkung durchgeführt wird und eine Bewertung des zeitlichen Rückstellverhaltens durch Vergleich der vor und nach der Druckeinwirkung erfassten Messwerte durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Detektoreinrichtung (1) oder einer weiteren Detektoreinrichtung eine dreidimensionale ortsaufgelöste Erfassung der Topologie des Oberflächenbereichs (2) vor Beginn der mit dem Druckelement (4) ausgeübten Druckkraftwirkung und nach Beendigung der Druckkraftwirkung durchgeführt wird und eine Bewertung des zeitlichen Rückstellverhaltens durch Vergleich der vor und nach der Druckkraftwirkung erfassten Messwerte im Oberflächenbereich, in dem das Druckelement (4) mit der Hautoberfläche in Kontakt stand, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der spektralaufgelösten Erfassung ausschließlich die Wellenlängen der vor, während und nach der Druck- und/oder Druckkraftwirkung auftretenden Farben der menschlichen Hautoberfläche berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sich vom äußeren Rand des Hautoberflächenbereichs (2) in Richtung Flächenschwerpunkt oder die in der dazu entgegengesetzten Richtung nach Beendigung der Druckeinwirkung auftretenden Veränderungen der orts- und spektralaufgelösten Messwerte bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Beginn der Druckeinwirkung auf den Hautoberflächenbereich (2) die Zeit erfasst wird, bis zu der eine Mindestzahl der einzelnen gleichzeitig mit der Detektoreinrichtung (1) erfassten Messwerte einen Anteil im Wellenlängenbereich zwischen 570 nm und 650 nm unter einem zweiten Schwellwert aufweisen und damit die Erblassungszeit bestimmt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung, mittels der ein vorgegebener Druck p auf den Hautoberflächenbereich (2) über eine vorgegebene Zeit t1 ausgeübt wird, vorhanden ist und der Hautoberflächenbereich (2) mittels einer zur orts- und spektralaufgelösten optischen Erfassung ausgebildeten Detektoreinrichtung (1) überwachbar ist, so angeordnet ist, dass eine orts- und spektralaufgelöste optische Erfassung von Messwerten im Hautoberflächenbereich (2) vor und nach der Druckausübung erreichbar ist und die Detektoreinrichtung (1) mit einer elektronischen Auswerteeinheit (5) verbunden oder eine elektronische Auswerteeinheit (5) in die Detektoreinrichtung (1) integriert ist, die ausgebildet ist, einen Vergleich der vor der und nach der Druckeinwirkung erfassten Messwerte durchzuführen und die Zeit zu bestimmen, bis zu der ein einstellbares Mindestmaß der ortsaufgelöst erfassten Messwerte den Messwert erreicht haben, der vor Beginn der Druckeinwirkung optisch erfasst worden ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck p auf den Hautoberflächenbereich (3) mittels einer mechanischen Einrichtung, an der ein Druckstempel (3) vorhanden ist, der auf den Hautoberflächenbereich (2) temporär einwirkt oder hydraulisch und/oder pneumatisch, bei der ein Gas und/oder eine Flüssigkeit entsprechend komprimiert unmittelbar über einen innen hohlen Druckstempel (3) oder über die Detektoreinrichtung (1) auf den Hautoberflächenbereich (2) einwirkt, aufbringbar ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckstempel (5) und/oder die Detektoreinrichtung (1) im Inneren eines in hohlen Druckelements (3), das mit der Hautoberfläche, den Hautoberflächenbereich (2) von außen umschließend, temporär in Kontakt bringbar ist, angeordnet ist oder ein im Inneren des hohlen Druckelements (3) temporär auf den vorgegeben Druck p komprimiertes Gas und/oder Flüssigkeit zur Druckeinwirkung auf den Hautoberflächenbereich (2) einführbar ist.