DE3872545T2

DE3872545T2 - Vorrichtung zur messung des metabolismus eines gewebes.

Info

Publication number: DE3872545T2
Application number: DE8888102582T
Authority: DE
Inventors: Yoshio Cho; Masahiko Osaka Works Sum Kanda
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1987-02-23
Filing date: 1988-02-22
Publication date: 1993-02-11
Anticipated expiration: 2008-02-23
Also published as: CN88101466A; EP0280986B1; EP0280986A1; DK90888A; US4832035A; AU1204888A; CA1302510C; DK168849B1; AU597792B2; DE3872545D1; DK90888D0; CN1012527B

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Metabolismus eines Gewebes und insbesondere eine Vorrichtung zur Messung des Metabolismus eines Gewebes, um auf nicht invasive Weise sowohl Veränderungen bei einem oxigenisierten Zustand von Hämoglobin oder einer Blutmenge in einem Organ oder anderen Teilen eines menschlichen oder tierischen Körpers als auch Veränderungen bei einer Oxidations/Reduktions-Wirkung von zytoplasmischem Zytochrom zu messen.

Beschreibung des Standes der Technik

Fig. 1 ist ein Diagramm, das eine herkömmliche Vorrichtung zur Messung eines Metabolismus in einem Körperorgan zeigt. Fig. 2 und 3 sind Diagramme, die einen optischen Weg von Licht zeigen, das in herkömmlichen Meßvorrichtungen abgetastet wird.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung wird in der japanischen Offenlegungsschrift No. 115232/1982 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung nach Fig. 1 sendet eine Lichtquelle 1 für nahes Infrarot alternierend Nahes-Infrarot-Strahlen verschiedener Wellenlängen aus. Jeder dieser Strahlen im nahen Infrarot geht über eine optische Faser 2 durch den Kopf 3 eines menschlichen Körpers hindurch, so daß ein Meßsystem 4 die Intensität des Strahls mißt. Eine Steuereinrichtung 5 steuert die Übertragungsgeschwindigkeiten und die Reihenfolge der monochromatischen Blitze und demoduliert ein erfaßtes optisches Signal. Ein Prozeßregler 6 hält das erfaßte optische Signal auf der Grundlage einer Wellenlänge durch Steuerung mit negativer Rückkopplung einer Erfassungsempfindlichkeit konstant und kompensiert eine Veränderung in der Transmission, die durch eine Änderung in der Blutmenge des in einer Fluoroskopierperiode erfaßten Organs verursacht wird. Ein Ausgangssteuerkreis 7 gibt gleichzeit mit dem Empfang von Bezugs- und Meßsignalen ein Rückführungsspannungssignal ab, das die Blutmenge angibt.
Die oben beschriebene, in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung sendet Licht in einem Bereich von 700 nm bis 1300 nm zu dem Kopf 3 und erfaßt durch den Kopf 3 hindurchtretendes Transmissionslicht, um sowohl eine Veränderung im oxigenisierten Zustand von Hämoglobin oder der Blutmenge im Gehirn als auch eine Veränderung der 0xidations/Reduktions-Aktion im zytoplasmischen Zytochrom zu beobachten. Dieser Vorgang wird durch Ausnutzung der Tatsache, daß sauerstoffärmeres Hämoglobin einen geringen Spitzenwert von etwa 760 nm hat, wobei der isobestische Punkt den Hämoglobins von 805 nm als Bezugswellenlänge verwendet wird, oder der Tatsache bewirkt, daß ein sauerstoffabhängiger Absorber des Zytochroms aa3 in einem Wellenlängenbereich von 700 nm bis 1300 nm vorhanden ist. Außerdem wird in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 72542/1985 eine optische CT-Vorrichtung beschrieben, bei der ein gebundener Zustand zwischen Sauerstoffmolekülen, beispielsweise Hämoglobin oder Myohämatin, in einem Körper und Proteinsauerstoff quantitativ in zweidimensionaler Verteilung dadurch beobachtet werden kann, daß Licht des Wellenlängenbereichs und dessen Absorptionseigenschaft in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, verwendet wird, und die Sauerstoffdichte der Zytokondrien kann in zweidimensionaler Verteilung auf der Basis eines oxidierten und reduzierten Zustands des Zytochroms oder ähnlichem als Bestandteil einer Atmungskette beobachtet werden.
Wenn aber Licht des Bereichs von 700 nm und 1300 nm einen höhern Transmissionsgrad durch einen Körper als Licht in sichbaren Strahlungsbereich hat und wenn es auf den Körper gerichtet wird, wodurch dessen Transmissionslicht erfaßt wird, dann wird das einfallende Licht sofort zerstreut und im Körper absorbiert, da dessen Wellenlänge verglichen mit der Größe von Hämoglobin kurz ist, und es folgt daraus, daß das erfaßte Licht nur eine Streulichtkomponente ist. Das ist beispielsweise in "Optical Diffusion in Blood", C.Johnson, IEEE Transaction on Bio-medical Engineering, Bd. BME-17, Nr. 2, 1970, S. 129-133 beschrieben.
Wenn insbesondere, wie in Fig. 2 gezeigt ist, in den Körper abgestrahltes Licht von dem Detektor 9 erfaßt wird, enthält das vom Detektor 9 erfaßte Licht nicht nur Licht, das entlang eines optischen Strahlenganges 10a als den Einfallspunkt und den Detektor 9 verbindende, gerade Linie verläuft, sondern auch Licht, das gestreut oder diffus gemacht ist und über optische Strahlengänge 10b und 10c, die sich vom optischen Weg 10a unterscheiden, verläuft. So kann, wenn das Transmissionslicht erfaßt wird, der Weg, den das erfaßte Licht im Körper genommen hat, nicht spezifiziert werden. So erlaubt beispielsweise die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung nur, Informationen über das gesamte, der Messung unterworfene Gebiet oder über einen Bereich zu erhalten, der einem erheblich breiteren optischen Weg (als schraffierter Bereich in Fig. 3 gezeigt) als der optische Weg 10a entspricht, der der den Einfallspunkt und den Detektor 9 verbindenden, geraden Linie entspricht, wie Fig. 3 gezeigt ist. Informationen über eine derart breiten Bereich sind nutzlos für eine klinische Diagnose über eine organische Störung, wie etwa eine Störung in der Blutzirkulation des Körpers oder einen Zustand derselben, da die Lokalisierung der Störung ein wichtiger Punkt ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist also ein vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Messung des Metabolismus eines Gewebes zu schaffen, die einen Gewebemetabolismus wie etwa einen Zustand des Blutkreislaufes oder der Atmung in einer genau vorgegebenen Position aufgrund des Erfassens ausschließlich von Licht einer Komponente, das sich geradlinig entlang einer einen Lichteinfallspunkt und einen Erfassungsbereich verbindenen Linie fortbewegt, messen kann.
Kurz gesagt funktioniert die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung folgendermaßen. Strahlen von ultrakurzen Lichtimpulsen unterschiedlicher Wellenlängen werden von einer Lichtquelle abgegeben und diese Strahlen werden in einen Bezugsstrahl und einen Meßstrahl verzweigt. Entweder der Bezugsstrahl oder der Meßstrahl wird verzögert, und der durch einen Körper hindurchgegangene Meßstrahl und der Bezugsstrahl werden erfaßt. Basierend auf dem erfaßten Licht wird eine zweite harmonische Oberwelle erzeugt. Nach der Erfassung der zweiten Oberwelle, zählt eine Meßauswertungseinrichtung Photonen der erfaßten zweiten 0berwelle, und die Zählwerte werden für eine gegebene Anzahl von Zählzyklen gemittet, wodurch ein Mittelwert erhalten wird. Ein Verzögerungswert entweder des Meßstrahls oder des Bezugsstrahls wird auf der Grundlage des Mittelwerts geändert. Der Photonenmittelwert wird für den Lichtquantenzählwert der zweiten Oberwelle, den man erhält, wenn der Verzögerungswert des Strahls bezüglich des anderen nicht verzögerten Strahls Null ist, bestimmt und gespeichert. Der Gewebemetabolismus des Körpers wird aufgrund des Photonenmittelwerts jeder Wellenlänge ausgewertet und ausgegeben.
Folglich können Streukomponenten in dem durch den Körper hindurchtretenden Strahl entfernt werden, und nur die sich geradlinig durch den Körper fortbewegende Komponente kann erfaßt werden. Auf diese Weise kann man zum Zeitpunkt des Erfassens von Daten über den Körper durch Verwendung des Transmissionsstrahls genauere Positionsdaten erhalten.
Dieses und andere Ziele, Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig.1 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer herkömmlichen Vorrichtung zur Messung des Metabolismus eines Gewebes in einem Körperorgan zeigt.
Fign. 2 und 3 sind Diagramme, die optische Strahlengänge des von einer herkömmlichen Vorrichtung erfaßten Lichts zeigen.
Fig. 4 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Prinzips der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines ultrakurzen Lichtimpulses zeigt, der bei einer in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung zur Messung eines Metabolismus eines Gewebes eingesetzt wird.
Fig. 6 ist ein Wellenformdiagramm, das einen Bezugslichtimpuls, einen durch einen Körper hindurchtretenden Transmissions-Lichtimpuls und eine zweite Oberwelle dieser Impulse zeigt.
Fig. 7 ist ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Messung von S(τ) in Bezug auf die Verzögerungszeit der zweiten Oberwelle.
Fig. 8 ist ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise zur Auswertung von S(τ) durch einen Photonenzähler in Fig. 4.
Fig. 9 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm eines in Fig.9 geeigten Photonenzählers.
Fig. 11 ist ein schematisches Blockdiagramm einer in Fig. 9 gezeigten Steuereinrichtung.
Fig. 12 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform.
Fig. 13 ist ein schematisches Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 14 ist eine Darstellung, die den Zustand zeigt, wenn die Meßvorrichtung am Kopf eines menschlichen Körpers angebracht ist.
Fig. 15 ist eine Schnittdarstellung des Hauptteils der Meßvorrichtung.
Fig. 16 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines durch die Meßvorrichtung übertragenen Meßlichtimpulses.
Fig. 17 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung der konkreten Arbeitsweise der Ausführungsform nach Fig. 13.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Zuerst wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis 7 das Prinzip der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei den jeweiligen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden ultrakurze Impulse mit hoher Wiederholfrequenz verwendet. Deraratige ultrakurze Impulse mit hoher Wiederholfrequenz lassen sich beispielsweise folgendermaßen erhalten. Ein Halbleiterlaser wird verwendet, um Lichtimpulse zu erzeugen, die eine Wiederholfrequenz von 1 GHz und eine Halb-Dauer von einigen Zehn p oder einigen p Sekunden (wobei p sec = 10&supmin;¹² sec ist) haben. So haben beispielsweise die in Fig. 5 gezeigte ultrakurzen Lichtimpulse ein Intervall von 10&supmin;&sup9; sec. und 10&sup9; Impulse werden pro Sekunde erzeugt. Derartige Lichtimpulse können nicht nur durch Halbleiterlaser sondern auch durch Pigmentlaser oder ähnliche erhalten werden.
Die ultrakurzen Lichtimpulse werden durch einen Halbspiegel 11 als Bezugslichtimpulse, die in geradlinigr Fortbewegungsrichtung angewendet werden, und als Meßlichtimpulse, die in einer zur Richtung der Bezugslichtimpulse senkrechten Richtung angewendet werden, verzweigt. Die Meßlichtimpulse werden auf einem Spiegel 12 reflektiert und auf einen Körper 13 als zu messendem Objekt gelenkt. Die durch den Körper hindurchtretenden Lichtimpulse werden auf Spiegeln 14 und 15 reflektiert und zu einer Linse 16 geführt.
Andererseits werden die Bezugslichtimpulse auf einem Spiegel 19 reflektiert und zu einem Verzögerungs-Strahlengang 21 geführt. Dann werden sie auf einem Spiegel 20 reflektiert und fallen ähnlich den Transmissions-Lichtimpulsen auf die Linse 16 ein. Der Verzögerungs-Strahlengang 21 kann eine Kombination aus zwei Spiegeln, wie in Fig. 4 gezeigt ist, oder ein Prisma, ein Eckwürfel oder dergleichen sein. Die Arbeitsweise des Verzögerungs-Strahlengangs 21 wird später erläutert. Die Linse 16 sammelt die Transmissions-Lichtimpulse und die Bezugslichtimpulse, so daß sie in einen nicht-linearen optischen Kristall 17 einfallen.
Die Bezugslichtimpulse und die Transmissions-Lichtimpulse haben, bevor sie in den nicht linearen optischen Kristall 17 einfallen, Wellenformen, wie sie in Fig. 6 gezeigt sind. Genauer gesagt haben die Bezugslichtimpulse verglichen mit den ultrakurzen Lichtimpulsen von Fig. 5 eine etwas verminderte Leistung, aber sie haben die gleiche Pulsdauer wie die in Fig. 5 gezeigten ultrakurzen Lichtimpulse. Andererseits haben die Transmissions-Lichtimpulse eine durch die Übertragung durch den Körper 13 erheblich verminderte Leistung. Zudem werden, wie bereits unter Bezug auf Fig. 2 beschrieben, durch die optischen Strahlengänge 10b und 10 und nicht durch den geradlinig verlaufenden Weg 10 a übertragene Strahlen erfaßt und die Impulsdauer der in Fig. 5 gezeigten ultrakurzen Lichtimpulse kann also nicht beibehalten werden, was zu einer nach hinten auslaufenden Wellenform führt. Es kann aber bestimmt werden, daß der ansteigende Teil jedes Transmissions- Impulses nur die Komponent des Strahls darstellt, die durch den in Fig. 2 gezeigten geradlinig verlaufenden Weg 10a übertragen wurde. Das liegt daran, daß der geradlinig verlaufende Weg 10a unter den optischen Strahlengängen im Körper 13 die kürzeste Strecke hat und dadurch ermöglicht, daß der Strahl den Detektor 9 am schnellsten erreicht. Die Anwendung eines derartigen Impulses mit schneller Anstiegszeit als ultrakurze Lichtimpulse ermöglicht es daher, nur die geradlinig verlaufende Komponente auszuwählen und zu erfassen.
Der nicht-lineare optische Kristall 17 wird verwendet, um ausschließlich die gerade fortschreitende Komponente zu erfassen. Der Kristall 17 ist ein Kristall aus LiIO&sub3;, KDP oder dergleichen. Wenn die Bezugslichtimpulse und die Transmissions-Lichtimpulse in den Kristall 17 einfallen, erzeugt er eine zweite Oberwelle. Die Leistung S der zweiten Oberwelle ist als Funktion einer Verzögerungszeit τ, die der Länge des Verzögerungs-Strahlengangs 21 in Fig. 4 entspricht, dargestellt. Unter der Annahme, daß die Bezugslichtimpulse Ir und die übertragfenen Lichtimpulse Is sind, stellt sich die Leistung S wie folgt dar:
S(τ) Is(t)Ir(t-τ)dt....(1)
Folglich ist S(τ) zu einem Wert proportional, der durch die Integration des Produkts von Is(t) und Ir(t-τ) erhalten wird. Es ist wichtig, daß, sogar wenn die Transmissions-Lichtimpulse in dem Körper 13 erheblich gedämpft (gemäß tatsächlichen Meßergebnissen werden sie auf 10&supmin;&sup9; der Leistung des einfallenden Lichts im Kopf einer Ratte gedämpft) und zu Impulsen von sehr schwachem Licht werden, die Leistung S der zweiten Oberwelle, die der Integrationswert des Produkts der übertagenen Lichtimpulse und der Bezugslichtimpulse ist, verläßlich erfaßt werden kann, da die Bezugslichtimpulse eine große Intensität haben.
Das τ in der oben angeführten Gleichung (1) steht für die Verzögerungszeit, die, wie oben beschrieben, der Strecke durch den in Fig. 4 gezeigten Verzögerungs-Strahlengang 21 entspricht. Genauer gesagt ist die Verzögerungszeit ein Wert, der dadurch erhalten wird, daß eine Differenz in den Wegstrecken entlang der optischen Strahlengänge der Bezugslichtimpulse und der Transmissions-Lichtimpulse von den Halbspiegeln 11 zu dem Kristall 17 durch die Lichtgeschwindigkeit dividiert wird. Der Wert τ ist 0, wenn die Bezugslichtimpulse und die Transmissions-Lichtimpulse, wie in Fig. 7 gezeigt, gleichzeitig an dem Kristall 17 ankommen. Die Bezugslichtimpulse sind bezüglich den Meßlichtimpulsen verzögert, wenn der Verzögerungs-Strahlengang 21 verändert wird. Mit anderen Worten, da die Leistung S die Funktion von τ ist, kann eine Wellenform, wie sie in (c) in Fig. 6 gezeigt ist, beobachtet werden, wenn der Verzögerungs-Strahlengang 21 verändert wird. In diesem Fall stellt der ansteigende Teil der Meßlichtimpulse die geradlinig verlaufende Komponente dar, wenn τ = 0 ist. Demgemäß entspricht der Wert von S(0) nur der geradlinig verlaufenden Komponente, und die Lichtkomponenten, die über die Strahlengänge 10b und 10c in dem Körper gestreut werden, wenn sie erfaßt werden, können entfernt werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Auf diese Weise kann nur die Komponente 10a des geradlinig verlaufenden Lichts erfaßt werden.
Die von dem Kristall 17 abgegebene zweite Oberwelle wird in einer Richtung entlang einer Mittellinie der Einfallswinkel der Bezugslichtimpulse und der Transmissions-Lichimpulse ausgesendet, wie in Fig. 4 mit der punktierten Linie gezeigt ist. Eine Wellenlänge der zweiten Oberwelle beträgt 1/2 der Wellenlänge der in Fig. 5 gezeigten ultrakurzen Lichtimpulse. Die zweite Oberwelle wird über einen Filter 18 übertragen und einem Photoelektronenvervielfacher 22 zugeleitet. Der Filter 18 ermöglicht die Transmission von nur einer Komponente der Wellenlänge der zweiten Oberwelle. Folgich erfaßt der Photoelektronenvervielfältiger 22 nur die Komponente der zweiten Oberwelle, um Photonen abzugeben.
Fig. 8 ist ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Vorgehensweise bei der Ermittlung des Wertes S(τ) durch einen in Fig. 4 gezeigten Photonenzähler.
Unter Bezugnahme auf Fig. 8 wird die Arbeitsweise des in Fig. 4 gezeigten Photonenzählers beschrieben. Der Photonenzähler 23 wird, wie in Fig. 8 beschrieben, betrieben, um einen stabilen Ausgang zu erhalten, wodurch der Wert S(τ) erfaßt wird. Genauer gesagt wird der Verzögerungs-Strahlengang 21 in einer bestimmten Position vorgesehen, und der Photonenzähler 23 zählt die vom Photoelektronenvervielfältiger 22 abgegebenen Photonen in bei (b) in Fig. 8 gezeigten Zählzyklen. In diesem Fall werden Photonen für jede Periode gezählt, in der beispielsweise fünf ultrakurze Lichtimpulse den Körper 13 durchqueren, wie bei (a) in Fig. 8 gezeigt ist. Die Anzahl von Lichtimpulse, die für jeden Zählzyklus einzustellen ist, hängt von der Empfindlichkeit für die Erfassung von S(τ) ab. Je größer die Anzahl, desto höher ist die Empfindlichkeit.
Der Photonenzählvorgang ist bei (c) in Fig. 8 gezeigt. Wenn der Zählausgang der Photonen durch ein Meß-und-Halte-Signal abgetastet wird, wie bei (d) in Fig. 8 gezeigt ist, wird ein wie bei (e) in Fig. 8 gezeigtes Meßausgangssignal erhalten. Dieses Ausgangssignal entspricht dem Photonenzählwert für jeden Zählzyklus. Derartige Meßausgangssignale sind in vergrößerter Form bezüglich der Zeit bei (f) in Fig. 8 gezeigt, wobei ein Mittelwert von beispielsweise fünf Meßausgangssignalen als S(τ) ausgewertet wird, so daß ein stabiler Wert für S(τ) erfaßt wird. Es versteht sich von selbst, daß die Anzahl der zu mittelnden Ausgangswerte nicht auf fünf begrenzt ist ünd in Abhängigkeit von der Stabilität und der Emmpfindlichkeit der Vorrichtung bestimmt wird.
Wenn der Verzögerungs-Strahlengang 21 von Fig. 4 verändert wird und die Verzögerungszeit der Bezugslichtimpulse geändert wird, um S(τ) zu erhalten, wird der bei (g) in Fig. 8 gezeigte Ausgang erhalten. Dieser Wert von S(0) wird als geradlinig verlaufende Komponente erfaßt. 0bwohl eine solche Vorgehensweise viel Zeit zu beanspruchen scheint, ist die Verarbeitungsgeschwindigkeit für die Auswertung von S(τ) so schnell, wie oben beschrieben. Angenommen, daß die Lichtimpulse die Bedingungen von beispielsweise 1 GHz und 10p sec aufweisen, da sie ultrakurze Lichtimpulse von hoher Wiederholfrequenz sind, so wird die für die Auswertung von S(τ) bezüglich eines bestimmten Wertes von τ erforderliche Zeit in diesem Beispiel durch die folgende Gleichung dargestellt.
10&supmin;&sup9; sec x 5 x 5 = 2,5 x 10&supmin;&sup8; sec = 25n sec
Wenn S(τ) mit 50 Aufnamen von Kurven erhalten wird, ergibt sich die benötigte Zeit wie folgt:
50 x 25n sec = 1,25 µsec
Prinzipiell kann S(τ) mit der oben angeführten Geschwindigkeit erfaßt werden. In der Praxis ist jedoch eine Zeit von etwa 1 msec erforderlich, da sich die Geschwindigkeit aufgrund der Grenzen bei der Photonenzählrate des Photoelektronenvervielfältigers und der Bandbreite eines daneben vorgesehenen Vorverstärkers oder, weil eine gewisse Zeit für das mechanische Einstellen des Verzögerungs-Strahlenganges 21 erforderlich ist, vermindert.
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 10 ist ein konkretes Blockdiagramm eines Photonenzählers 52, der in Fig. 9 gezeigt ist. Fig. 11 ist ein konkretes Blockdiagramm einer in Fig. 9 gezeigten Steuereinrichtung.
Der Aufbau dieser Ausführungsform wird nun anhand von Fig. 9 bis 11 im einzelnen beschrieben. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, umfaßt die Steuereinrichtung 53 eine CPU 531, ein ROM 532, ein RAM 533 und Lichtquellentreiberteile 534 bis 536. Das ROM 532 enthält ein Programm auf der Basis eines in Fig. 12 gezeigten Ablaufdiagramms, wie später beschrieben wird. Die CPU 531 führt eine Auswertungsdatenverarbeitung durch, die auf einem von dem ROM 532 bereitgestellten Programm basiert, so daß durch die Auswertungsverarbeitung erhaltene Daten dem RAM 533 zugeführt werden. Die Lichtquellentreiberteile 534 bis 536 betreiben jeweils Lichtquellen 31 bis 33, wie in Fig. 9 gezeigt. Die Lichtquellen 31 bis 33 erzeugen ultrakurze Lichtimpulse mit hoher Wiederholfrequenz mit den Wellenlängen λ1, ,λ2, und λ3. Eine Impulsdauer und eine Wiederholfrequenz jeder Wellenlänge werden durch die CPU 531 auf die vorgegebenen Werte gesteuert. Genauer gesagt haben die Lichtquellen 31 bis 33 jeweils eine Blende und die CPU 531 betätigt die jeweiligen Blenden mittels der Lichtquellentreiberteile 534 bis 536.
Das in Fig. 9 gezeigte Beispiel ist im Prinzip dasselbe wie das von Fig. 4, abgesehen davon, daß bei der Ausführungsform von Fig. 9 anstelle des Halbspiegels 11 und der Spiegel 12, 14 und 15 in Fig. 4 optische Fasern 38, 39 und 43 vorgesehen sind. Von der Lichtquelle 31 erzeugte ultrakurze Lichtimpulse treffen durch einen Spiegel 34 und Halbspiegel 35 und 36 auf eine Linse 37. Von der Lichtquelle 32 erzeugte ultrakurze Lichtimpulse treffen durch die Halbspiegel 35 und 36 auf die Linse 37. Von der Lichtquelle 33 erzeugte ultrakurze Lichtimpulse treffen durch den Halbspiegel 36 auf die Linse 37.
Ultrakurze Lichtimpulse unterschiedlicher Wellenlängen λ1, λ2 und λ3, werden nach dem Auftreffen auf der Linse 37 als Meßlichtimpulse und Bezugslichtimpulse jeweils durch die optischen Fasern 38 und 39 verzweigt und die durch die optische Faser 38 abgezweigten ultrakurzen Lichtimpulse passieren eine Linse 40, um dann in einen lebenden Körper 41 einzudringen. Die durch den Körper 41 übertragenen Lichtimpulse werden von einer Linse 44 durch eine Linse 42 und den optischen Filter 43 gesammelt, um in den Kristall 45 einzudringen.
Andererseits werden die durch die optische Faser 39 abgezweigten Bezugslichtimpulse auf einem Verzögerungs-Strahlengang 50 durch eine Linse 47 und einen Spiegel 48 verzögert. Dann werden sie auf einem Spiegel 49 reflektiert, um auf die Linse 44 aufzutreffen. Die Bezugslichtimpulse und die Transmissions-Lichtimpulse, die von der Linse 44 gesammelt wurden, treffen in den Kristall 45 ein, durch den eine zweite Oberwelle erzeugt wird. Die so erzeugte zweite Oberwelle wird über einen Filter 46 einem Photoelektronenvervielfältiger 51 zugeführt. Ein Ausgang des Photoelektronenvervielfältigers wird einem Photonenzähler 52 zugeführt.
Der Photonenzähler 52 umfaßt einen Impulsverstärker 521, einen Spitzenwertdiskriminator 552, einen Impulszähler 523 und einen Voreinstellungszeitgeber 524, wie in Fig. 10 gezeigt ist. Der Impulsverstärker 521 verstärkt die Ausgangswerte des Photoelektronenvervielfältigers 51 und der Spitzenwertdiskriminator 552 unterscheidet einen Spitzenwert der Ausgangssignale des Impulsverstärkers 521 und liefert das selektierte Impulssignal zum Impulszähler 523. Der Impulszähler 523 zählt die Anzahl der Impulssignale des selektierten Spitzenwerts während einer durch den Voreinstellungszeitgeber 524 vorgegebenen Zeit. Ein Ausgang des Photonenzählers 52 wird der Steuereinrichtung 53 zugeführt und wird außerdem verwendet, um eine Verzögerungszeit durch den Verzögerungs-Strahlengang 50 zu steuern. Die Steuereinrichtung 53 bestimmt den oben beschriebenen Wert von S(0), der auf dem Ausgang des Photonenzählers 52 basiert, und berechnet eine Hämoglobinmenge im Körper 41, eine Oxidationsgrad des Hämoglobins und einen Oxidations/Reduktions-Grad von Cyt. Diese Werte werden von einem Drucker 54 ausgedruckt und von einer Anzeigeeinrichtung 55 angezeigt.
Fig. 12 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser Ausführungsform.
Unter Bezugnahme auf Fig. 9 bis 12 wird nun die konkrete Arbeitsweise dieser Ausführungsform beschrieben. In dem Schritt SP1 stellt die CPU 531 die Wiederholfrequenzen der Lichtimpulse mit den Wellenlänge λ1, λ2 und λ3, die durch die Lichtquellen 31 bis 33 erzeugt werden, ein und sendet die Stellsignale zu den Lichtquellentreiberteilen 534 bis 536. Weiterhin stellt die CPU 531 eine anfängliche Voreinstellungszeit für den Voreinstellungszeitgeber 524 für den Photonenzähler 52 ein.
Dann öffnet die CPU 531 in dem Schritt SP3 die in der Lichtquelle 31 integrierte Blende durch den Lichtquellentreiberteil 534, um ultrakurze Lichtimpulse der Wellenlänge λ1 zu erzeugen. In einem Schritt SP4 wird durch den Photonenzähler 52 eine Verzögerungszeit durch den Verzögerungs-Strahlengang 50 eingestellt. In diesem Schritt zählt der Photonenzähler 52 Photonen in einer Zeitspanne, während der die ultrakurzen Lichtimpulse der Wellenlänge λ1 durch den Körper 13 hindurchgehen, und liefert den Zählerausgangswert an die CPU 531. Die CPU 531 speichert im Schritt SP5 S1(τ) im RAM 533 und bestimmt im Schritt SP6, ob S1(τ) = S1(0) ist oder nicht. Die CPU 531 wiederholt diesen Vorgang der Schritte SP4 bis SP6, bis S1(τ) = S1(0) wird. Wenn die CPU 531 feststellt, daß S1(τ) = S1(0) ist, wird im Schritt SP7 der Wert S1(0) im RAM 53 gespeichert.
Weiterhin öffnet die CPU 531 in dem Schritt SP8 die in der Lichtquelle 32 integrierte Blende durch den Lichtquellenantriebsbereich 535, um ultrakurze Lichtimpulse der Wellenlänge λ2 zu erzeugen. In dem Schritt SP9 stellt die CPU 531 mittels des Photonenzählers 52 eine Verzögerungszeit durch den Verzögerungs-Strahlengang 50 ein und speichert im Schritt SP10 den von dem Photonenzähler 52 abgegebenen Wert S2(τ) im RAM 533. Nachfolgend bestimmt die CPU 531 im Schritt SP11, ob S2(τ) = S2(0) ist oder nicht. Wenn es nicht gleich S2(0) ist, wiederholt die CPU 531 die Vorgänge der Schritte SP9 bis SP11. Wenn festgestellt wird, daß S2(τ) = S2(0) ist, speichert die CPU 531 im Schritt SP12 den Wert S2(0) im RAM 533.
Auf dieselbe Weise öffnet die CPU 531 die in der Lichtquelle 33 integrierte Blende durch den Lichtquellentreiberteil 536, um ultrakurze Lichtimpulse der Wellenlänge λ3 zu erzeugen. Im Schritt SP14 stellt die CPU 531 mittels des Photonenzählers 52 eine Verzögerungszeit auf dem Verzögerungs-Strahlengang 50 ein. Danach speichert die CPU 531 im Schritt SP15 den von dem Photonenzähler 52 abgegebenen Wert S3(τ) im RAM 533. Im Schritt SP16 wird bestimmt, ob S3(τ) = (S3(0) ist oder nicht. Wenn es nicht gleich S3(0) ist, wiederholt die CPU 531 die Schritte SP14 bis SP16. Wenn festgestellt wird, daß der Ausgabewert S3(0) ist, speichert die CPU 531 im Schritt SP17 den Ausgabewert S3(0) im RAM 533. Die CPU 531 bestimmt die Menge an Hämoglobin (SO&sub2;) im Körper 41, den Oxigenisierungsgrad (Hb) von Hämoglobin und den Oxidations/Reduktions-Grad von Cyt(Cytaa3) auf der Grundlage der im RAM 533 gespeicherten Werte S1(0), S2(0) und S3(0). Im Schritt SP19 werden die Ergebnisse der Auswertung durch den Drucker 54 ausgedruckt und auf der Anzeigeeinrichtung 55 angezeigt.
Fig. 13 ist ein Blockdiagramm, das eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 14 ist eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem eine Scannereinheit auf dem Kopf der zu untersuchenden Person angeordnet wird. Fig. 15 ist eine Schnittdarstellung der Scannereinheit. Fig. 16 ist ein Diagramm, das einen Bestrahlungszustand von von der Scannereinheit angewendetem Licht zeigt.
Bezugnehmend auf Fig. 13 bis 16 wird der Aufbau dieser Ausführungsform beschrieben. Eine CPU 64 ist über einen Datenbus 82 mit einem ROM 64, einem RAM 66, einer Anzeigeeinrichtung 67, einem Drucker 68, einem Lichtquellentreiberteil 63 und Blendentreiberkreisen 69 und 70 verbunden. Die CPU 64, das ROM 65, das RAM 66, die Anzeigeeinrichtung 67, der Drucker 68 und der Lichtquellentreiberteil 69 sind mit den im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen Elementen identisch. Der Lichtquellentreiberteil 63 ist mit Lichtquellen 621 bis 623 zum Erzeugen von ultrakurzen Lichtimpulsen mit jeweiligen Wellenlängen λ1 bis λ3 verbunden. Die von den Lichtquellen 621 bis 623 erzeugten ultrakaurzen Lichtimpulse werden einem optischen Verzweigungsbereich 85 zugeführt.
Der optische Verzweigungsbereich 85 ist mit einer optischen Faser als Bezugslicht-Strahlengang 79 verbunden und ist weiterhin mit optischen Fasern als Meßlicht-Übertragungs-Strahlengängen 801 bis 80n zum Leiten verschiedener Meßlichtimpulse verbunden. Blenden 611 bis 61n sind an Zwischenpunkten dieser Meßlicht-Strahlengänge 801 bis 80n vorgesehen. Wenn irgendeine dieser Blenden geöffnet wird, werden Meßlichtimpulse in dem jeweils entsprechenden Meßlicht-Strahlengang geleitet. Enden der Meßlicht-Übertragungs-Strahlengänge 801 bis 80n sind mit der Scannereinheit 51 verbunden.
Die Scannereinheit 51 kann zum Beispiel auf dem Kopf einer der Messung zu unterwerfenden Person angebracht werden, wie in Fig. 14 gezeigt. Sie ist im Schnitt ringförmig und umfaßt n Zellen 511 bis 51n, die in vorgegebenen Intervallen an deren Innenfläche vorgesehen sind. Die Zellen 511 bis 51n sind mit den Enden der Meßlicht-Übertragungs-Strahlengänge 80i (i = 1 bis n) verbunden und jedes obere Ende jeder Zelle ist mit einer Sammellinse 83i versehen. Die Meßlichtimpulse werden durch die Sammellinse 83i gesammelt, um unter einem vorgegebenen Winkel θ auf ein Organ des Kopfes der untersuchten Person gerichtet zu werden.
Enden von Meßlicht-Empfangs-Strahlengängen 811 bis 81n sind jeweils in den Zellen 511 bis 51n gegenüber dem Organ vorgesehen. Jedes Ende ist mit einer Kollimatorlinse 84i. Die durch den Körper übertragenen Meßlichtimpulse werden von der Kollimatorlinse 84i empfangen, um über den entsprechenden der Meßlichtaufnahme-Strahlengänge 811 bis 81n zur Sammellinse 75 geleitet zu werden. Blenden 821 bis 82n sind an Zwischenpunkten der Meßlichtaufnahme-Strahlengänge 811 bis 81n vorgesehen.
Die durch den Verzweigungsbereich 85 verzweigten Bezugslichtimpulse werden durch den Verzögerungs-Strahlengang 78 vom Bezugslicht-Strahlengang 79 zur Sammellinse 75 geleitet. Die Sammellinse 75 sammelt die Bezugslichtimpulse und die Meßlichtimpulse, so daß diese gesammelten Impulse auf einen nicht-linearen optischen Kristall 74 auftreffen. Der nichtlineare optische Kristall 74 erzeugt eine zweite Oberwelle gemaß den Meßlichtimpulsen und den Bezugslichtimpulsen, und die zweite Oberwelle wird über einen Filter 73 einem Photoelektronenvervielfältiger 72 zugeführt. Ein Ausgang des Photoelektronenvervielfältigers 72 wird einem Photonenzähler 71 zugeführt. Der Photonenzähler 71 ist der gleiche wie der in Fig. 10 gezeigte Photonenzähler 52.
Die in den Meßlicht-Übertragungs-Strahlengängen 801 bis 80n vorgesehenen Blenden 611 bis 61n werden von dem Blendentreiberkreis 69 betrieben, während die in den Meßstrahlaufnahme- Strahlengängen 811 bis 81n vorgesehenen Blenden 821 bis 82n von dem Blendentreiberkreis 70 betrieben werden.
Fig. 17 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der konkreten Arbeitsweise dieser zweiten Ausführungsform.
Bezugnehmend auf Fig. 14 bis 17 wird die Arbeitsweise dieser Ausführungsform im Detail beschrieben. Zuerst stellt die CPU 64 im Schritt SP21 eine Kontante k auf 1 ein. Diese Konstante k wird verwendet, um eine der in den Meßlicht-Übertragungs- Strahlengängen 801 bis 80n vorgesehenen Blenden 611 bis 61n anzuwählen. Wenn die CPU 64 die Konstante k = 1 einstellt, öffnet der Blendentreiberkreis 69 im Schritt SP22 die Blende 611.
Dann stellt die CPU 64 im Schritt SP23 eine Konstante i auf 1 ein. Diese Konstante i wird verwendet, um die Erzeugung der ultrakurzen Lichtimpulse der Wellenlänge λ1 anzuwählen. Wenn die CPU 64 die Konstante i = 1 einstellt, erzeugt der Lichtquellentreiberteil 63 im Schritt SP24 die ultrakurzen Lichtimpulse der Wellenlänge λ1 durch die Lichtquelle 621. Auf diese Weise werden die durch die Lichtquelle 621 erzeugte ultrakurzen Lichtimpulse der Wellenlänge λ1 über den optischen Verzweigungsbereich 85 auf den Meßlicht-Übertragungs-Strahlengang 801 und den Meßlicht-Strahlengang 79 verzweigt, um über die Blende 611 zur Scannereinheit 51 geleitet zu werden.
Das Meßlicht wird unter einem vorgegebenen Öffnungswinkel θ, wie in Fig. 16 gezeigt, von der Zelle 511 der Scannereinheit 51 zum Organ gestrahlt. Die durch das Organ übertragenen Meßlichtimpulse werden beispielsweise von einer Zelle 51ml empfangen.
Andererseits stellt die CPU 63 im Schritt SP25 die Konstante 1 auf 1 ein. Diese Konstante 1 wird verwendet, um das Öffnen einer der in den Meßlicht-Empfangs-Strahlengängen 811 bis 81n vorgesehenen Blenden 821 bis 82n zu bezeichnet. Wenn die Konstante durch die CPU 64 auf 1 = 1 eingestellt ist, öffnet der Blendenbetriebsskreis 70 im Schritt SP26 die ausgewählte Blende. Daraufhin werden die von der Zelle 51ml z.B. in der Scannereinheit 51 empfangenen Meßlichtimpulse über den entsprechenden Meßlicht-Empfangs-Strahlengang zur Linse 75 geleitet.
In der Zwischenzeit stellt die CPU 64 im Schritt SP27 eine Verzögerungszeit der Bezugslichtimpulse durch den Verzögerungs-Strahlengang 78 ein. Genauer gesagt stellt die CPU 64 die Verzögerungszeit so ein, daß eine Zeitspanne, die die Meßlichtimpulse benötigen, um die Linse 75 über den Meßlicht- Übertragungs-Strahlengang, das Organ und den Meßlicht-Empfangs-Strahlengang zu erreichen, gleich der Zeitspanne ist, die die Bezugslichtimpulse benötigen, um die Linse 75 über den Bezugslicht-Strahlengang 79 zu erreichen.
Die Bezugslichtimpulse und die Meßlichtimpulse werden von der Linse 75 gesammelt, um in den optischen Kristall 76 einzutreten. Dann wird durch den optischen Kristall 74 die zweite Oberwelle erzeugt, und die zweite Oberwelle tritt über den Filter 73 in den Photoelektronenvervielfältiger 72 ein. Der Photonenzähler 71 zählt Photonen auf der Basis eines Ausgangs des Photoelektronenvervielfältigers 72 und der Zählerausgabewert wird zur CPU 64 geleitet. Die CPU 64 bestimmt S(τ) im Schritt SP 28 in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, auf der Grundlage des Ausgangswerts des Photonenzählers 71, und das Ergebnis der Auswertung wird im RAM 66 gespeichert. Weiterhin bestimmt die CPU 64 im Schritt SP29, ob S(τ) = S&sub0; ist oder nicht. Wenn es nicht S&sub0; ist, werden die oben beschriebenen Schritte SP27 bis SP29 wiederholt.
Wenn festgestellt wird, daß S(τ) = S&sub0; ist, speichert die CPU 64 im Schritt SP30 das S&sub0;&sub1;(1, m1) im RAM 66. Weiterhin setzt die CPU 64 im Schritt SP31 die Konstante 1 um 1 hoch. Auf diese Weise wird eine Zelle 51m2, die der Zelle 51ml der Scannereinheit benachbart ist, in die Lage versetzt, die Meßlichtimpulse zu empfangen. Die CPU 64 bestimmt im Schritt SP32, ob die Konstante 1 = n ist oder nicht. So wird bestimmt, ob die entsprechenden Blenden der Meßlicht-Empfangs- Strahlengänge 811 bis 81n nacheinander geöffnet wurden oder nicht. Wenn die Konstante 1 # n ist, öffnet die CPU 64 im Schritt SP26 die Blende, die der Zelle 51m2 der Scannereinheit 51 entspricht. Durch Wiederholen der oben beschriebenen Arbeitsweise, werden Meßlichtimpulse der Wellenlänge 1 zu dem Organ abgestrahlt, und die von den Zellen der Scannereinheit 51 empfangenen Meßlichtimpulse werden zu dem optischen Kristall 74 geleitet, wodurch die Werte S&sub0;&sub1;(1, m2), S&sub0;&sub1;(1, m3) bis S&sub0;&sub1;(1, n) durch den Photonenzähler 71 gespeichert werden.
Nachfolgend setzt die CPU 64 im Schritt SP33 die Konstante i um 1 hoch, um ultrakurze Lichtimpulse der Wellenlänge λ2 zu erzeugen, und bestimmt im Schritt SP34, ob die Konstante i gleich 3 ist oder nicht. Wenn die Konstante nicht gleich 3 ist, werden von der Lichtquelle 622 im Schritt SP24 ultrakurze Lichtimpulse der Wellenlänge λ2 erzeugt. Dann werden in der oben beschriebenen Weise die Schritte SP25 bis SP33 wiederholt, so daß man S&sub0;&sub2;(1, m1), S&sub0;&sub2;(1, m2) bis S&sub0;&sub2;(1, n) erhält.
Die CPU 64 wiederholt die Arbeitsvorgänge der Schritte SP24 bis SP34 für die Lichtimpulse der Wellenänge λ2. Dann setzt die CPU 64 die Konstante i weiter um 1 hoch und wiederholt die Arbeitsvorgänge der Schritte SP24 bis SP34 für die Lichtimpulse der Wellenlänge λ3. Wenn die CPU 64 im Schritt SP34 bestimmt, daß die Konstante i gleich 3 ist, setzt die CPU 64 im Schritt SP35 die Konstante k um 1 hoch, um die im Meßlicht-Übertragungs-Strahlengang 802 vorgesehene Blende 612 zu öffnen. Die CPU 64 bestimmt im Schritt SP36, ob die Konstante k gleich n ist oder nicht. So wird bestimmt, ob die entsprechenden Blenden 611 bis 61n geöffnet wurden oder nicht. Wenn die Konstante k nicht gleich n ist, wiederholt die CPU 64 die Schritte SP22 bis SP34 und speichert die S0i(k, 1) (wobei i gleich 1, 2 oder 3, und k und 1 eine beliebige Zahl zwischen 1 und n ist) im RAM 66 auf der Grundlage der ultrakurzen Lichtimpulse der Wellenlängen λ1 bis λ3. Wenn im Schritt SP36 festgestellt wird, daß die Konstante k gleich n ist, verarbeitet die CPU 64 Daten gemäß einem Algorithmus zur Auswertung der Menge an Hämoglobin im Blut, des Sauerstoffsättigungsgrades, Cytaa3 und dergleichen, um tomographische Bilder bezüglich der Hämoglobinmenge, der Oxigenisierungsgrade, Cytaa3 und ähnlichem im Gehirn zu erhalten. Die Ergebnisse werden im Schritt SP38 auf der Anzeigeeinrichtung 67 angezeigt und im Schritt SP39 durch den Drucker 68 ausgedruckt.
Obwohl bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Kopf eines menschlichen Körpers auf diese Weise untersucht wird, beschränkt sich der zu untersuchende Körper nicht auf den Kopf eines menschlichen Körpers. Die Form der Scannereinheit 51 kann in passender Weise je nach dem zu untersuchenden Teil des Körpers verändert werden, wodurch die Oxigenisierungsgrade und andere Daten des zu untersuchenden Körpers in geeigneter Weise gemessen werden können.
Zudem sind die Meßparameter nicht auf die Oxigenisierung und dergleichen im Gehirnblut beschränkt. Andere Parameter können insoweit angewendet werden, als es sich um über die Messung des Lichtabsorbierungsgrades erhaltene Informationen über den Metabolismus des Gewebes handelt.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung des Metabolismus eines Gewebes zum Messen des Gewebemetabolismus eines lebenden Körpers eines dadurch zu untersuchenden Wesens, daß Licht in dem Körper übertragen wird, umfassend:

- Lichtquellen (31, 32, 33) zum Aussenden von Strahlen ultrakurzer Lichtimpulse einer Vielzahl von verschiedenen Wellenlängen,

- optischen Wegen (37, 38, 39, 40, 41, 43) zum Verzweigen der von den Lichtquellen abgegebenen Strahlen in einen Bezugsstrahl und einen Meßstrahl und zum Führen des Meßstrahls zum Körper,

- Verzögerungseinrichtungen (48, 49 50), die in den optischen Wegen vorgesehen sind, um entweder den Bezugsstrahl oder den Meßstrahl zu verzögern,

- Sammeleinrichtungen (44) zum Sammeln des Bezugsstrahls und des durch den Körper übertragenen Meßstrahls,

- Zweite-Oberwellengeneratoreinrichtungen (45) zum Erzeugen einer zweiten Oberwelle auf der Grundlage der durch die Sammeleinrichtung gesammelten Strahlen,

- Zweite-Oberwellenerfassungseinrichtungen (51) zum Erfassen der durch die Oberwellengeneratoreinrichtung erzeugten zweiten Oberwelle,

- Meßauswertungseinrichtungen (52) zum Zählen der Photonen, die von der der Oberwellenerfassungseinrichtung abgegeben werden, zum Errechnen eines Mittelwerts durch Mittlung der Zählwerte für eine vorgegebene Anzahl von Zyklen, zum Verändern der Verzögerungsgröße entweder des Meßstrahls oder des Bezugsstrahls, die durch die Verzögerungseinrichtung aufgrund des Mittelwerts bewirkt wird, und um auf der Grundlage einer der Verzögerungsgröße entsprechenden Verzögerungszeit und eines Photonenmittelwerts für die Verzögerungszeit einen Photonenmittelwert abzugeben, der durch Mittlung der Photonenzählwerte der zweiten Oberwelle erhalten wird, wenn die Verzögerungsgröße des Meßstrahls bezogen auf den durch den Körper übertragenen Bezugsstrahl Null ist, und

- Steuereinrichtungen (53) zum Steuern der Lichtquellen und der Meßauswertungseinrichtung, um Photonenmittelwerte für die entsprechenden Wellenlängen zu speichern, und zum Auswerten des Gewebemetabolismus in dem Körper und zum Abgeben von diesbezüglichen Daten auf der Grundlage der Photonenmittelwerte für die entsprechenden Wellenlängen.

2. Vorrichtung zur Messung des Metabolismus eines Gewebes nach Anspruch 1, wobei die optischen Wege aufweisen:

- optische Verzweigungseinrichtungen (38, 39) zum Verzweigen der von den Lichtquellen erzeugten Strahlen in den Bezugsstrahl und den Meßstrahl,

- einen optischen Bezugsweg (39) zum Leiten des durch die optische Verzweigungseinrichtung abgezweigten Bezugsstrahls zur Sammeleinrichtung, und

- einen optischen Meßstrahlengang (43) zum Leiten des durch die optische Verzweigungseinrichtung abgezweigten Meßstrahls zum Körper und zum Leiten des durch den Körper übertragenen Meßstrahls zur Sammeleinrichtung.

3. Vorrichtung zur Messung des Metabolismus eines Gewebes nach Anspruch 1, welche weiterhin Filtereinrichtungen (46) umfaßt, die zwischen der Oberwellengeneratoreinrichtung und der Oberwellenerfassungseinrichtung vorgesehen sind, um nur die Übertragung der zweiten Oberwelle zu gestatten.

4. Vorrichtung zur Messung des Metabolismus eines Gewebes nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung Einrichtungen zum Auswerten des Oxygenisierungsgrades des Hämoglobins, der Hämoglobinmenge und des Oxidations/Reduktionsgrades von Cytaa3 als Gewebemetabolismus in dem Körper umfaßt.

5. Vorrichtung zur Messung des Metabolismus eines Gewebes nach Anspruch 4, welche weiterhin Anzeigeeinrichtungen (44) zum Anzeigen des durch die Steuereinrichtung ausgewerteten Gewebemetabolisnus in dem lebenden Körper umfaßt.

6. Vorrichtung zur Messung des Metabolismus eines Gewebes nach Ansrpuch 4, welcher weiterhin Druckeinrichtungen (54) zum Ausdrucken des durch die Steuereinrichtung ausgewerteten Gewebemetabolismus in dem lebenden Körper umfaßt.

7. Vorrichtung zur Messung des Metabolismus eines Gewebes nach Anspruch 3, wobei die Einrichtung zum Erzeugen der zweiten Oberwelle einen nicht linearen optischen Kristall (45) umfaßt.

8. Vorrichtung zur Messung des Metabolismus eines Gewebes nach Anspruch 1, wobei

- die Lichtquellen eine Vielzahl von Lichtquelle (31, 32, 33) zum Aussenden von Strahlen verschiedener Wellenlängen, und

- Einrichtungen (34, 35, 36) zum Sammeln der von der Vielzahl von Lichtquellen abgegebenen Strahlen und zum Führen der Strahlen zu den optischen Strahlengängen umfassen.

9. Vorrichtung zur Messung des Metabolismus eines Gewebes nach Anspruch 2, welche weiterhin aufweist:

- eine Scannereinheit (51), die in Form eines den Körper des Lebewesens umgebenden Rings ausgebildet ist und eine Vielzahl von Zellen aufweist, die in vorgegebenen Abständen entlang einer inneren Oberfläche derselben vorgesehen sind, wobei der optische Meßstrahlengang umfaßt:

- eine Vielzahl von Meßstrahl-Übertragungs-Strahlengängen (801 bis 80n), die entsprechende Enden in den Zellen des dem Körper gegenüberliegenden Meßbereichs haben, wobei der durch die optische Verzweigungseinrichtung abgezweigte Meßstrahl auf das entsprechend andere Ende der Wege angewendet wird, und

- eine Vielzahl von Meßstrahl-Empfangs-Strahlengängen (811 bis 81n) zum Leiten des durch den lebenden Körper übertragenen und von den jeweiligen Enden der Strahlengänge empfangenen Meßstrahls zu den Sammeleinrichtungen.

10. Vorrichtung zur Messung des Metabolismus eines Gewebes nach Anspruch 9, welche weiterhin umfaßt:

- eine Vielzahl von ersten Abschirmeinrichtungen (611 bis 61n), die so vorgesehen sind, daß sie der Vielzahl von jeweiligen Meßstrahl-Übertragungs-Strahlengängen entsprechen, zum Abschirmen der von der optischen Verzweigungseinrichtung gelieferten Meßstrahlen, wobei

- die Steuereinrichtung erste Abschirmbetriebsbereiche (69) zum Öffnen jeder der ersten Abschirmeinrichtungen aufweist.

11. Vorrichtung zur Messung des Metabolismus eines Gewebes nach Anspruch 9, welche weiterhin aufweist:

- eine Vielzahl von zweiten Abschirmeinrichtungen (821 bis 82n), die so vorgesehen sind, daß sie der Vielzahl von jeweiligen Meßstrahl-Empfangs- Strahlengängen entsprechen, zum Abschirmen des durch den lebenden Körper übertragenen Meßstrahls, wobei

- die Steuereinrichtung zweite Abschirmbetriebsbereiche (70) zum Öffnen jeder der zweiten Abschirmeinrichtungen aufweist.

12. Vorrichtung zur Messung des Metabolismus eines Gewebes nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung Lichtemissionssteuereinrichtungen (534, 535, 536, 637) zum selektiven Abstrahlen jedes der Strahlen unterschiedlicher Wellenlängen von den Lichtquellen umfaßt.