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HINTERGRUND DER ERFINDUNG:
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Gebiet der Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät bzw. eine Vorrichtung zur
Bestimmung eines Genesungs- bzw. Wiederherstellungspegels bzw. -grads
eines erkrankten Teils an einem menschlichen Körper.
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Beschreibung des Standes
der Technik:
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Es
gibt ein Symptom, das als ein lymphatisches Ödem bekannt ist, das häufig nach
der chirurgischen Operation von Brustkrebs, Gebärmutterkrebs oder anderem Krebs
gesehen wird. Dies ist eine Art von Schwellung, die hauptsächlich nur
an einer Seite oder an einem Abschnitt bzw. Teil eines Arms, eines
Schenkels oder einer Armbeuge bzw. Achselhöhle auftritt, welche häufig keinerlei
Farbänderung
oder keinen Schmerz bewirkt. D.h., dies ist unter einem derartigen
Zustand, daß ein
Bereich irgendwo angeschwollen ist. In einem anfänglichen Zustand für das lymphatische Ödem gibt
es keinerlei signifikantes Hindernis, das in dem Leben einer Person
auftritt, wenn sie sich nicht darum kümmert. Zusätzlich kann sich ein Mediziner
nicht positiv mit einem derartigen geschwollenen Abschnitt befassen und
er beläßt ihn häufig ohne
jede Behandlung. Mit dem Fortschritt eines derartigen Symptoms kann
es jedoch vorkommen, daß der
geschwollene Abschnitt größer wird
oder plötzlich
rot in der Farbe mit einem Fieber wird, weshalb sich die Person
nicht gut fühlt.
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In
der Vergangenheit wurden zahlreiche Arten von Diagnose- und Beurteilungsverfahren
für das lymphatische Ödem entwickelt.
Beispielsweise wurde eine Palpation bzw. ein Abtasten durch einen
Mediziner ausgeführt,
indem das erkrankte Teil mit einer Hand berührt wurde, oder eine Änderung
in einer Umfangslänge
oder einem Volumen des Zielteils gemessen wurde. Alternativ wurde
eine gewisse Vorrichtung mit einem Echoeffekt verwendet, um ein
Bild zu erzeugen, mit welchem die Diagnose für das erkrankte Teil ausgeführt wird.
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Andererseits
besteht der Muskel eines menschlichen Körpers aus einer Aggregation
bzw. Ansammlung von feinen Zellen, die als muskuläre Fasern
bekannt sind. Die Anzahl von derartigen muskulären bzw. Muskelfasern einer
Person ist natürlich bestimmt,
wenn er geboren wurde und steigt nachfolgend nicht an oder sinkt
ab, wobei jedoch jede von diesen dicker oder dünner werden kann. Ein derartiges
Phänomen
kann allgemein durch die Worte "Wachstum
oder Abbau der Muskeln" ausgedrückt werden.
Wenn eine Person einen Unfall, wie einen Bruch eines Knochens oder
ein Reißen
einer Sehne erleidet, dann werden das erkrankte Teil und sein umgebender
Bereich mit einem Gips nach der chirurgischen Operation überdeckt,
um jenes Teil gegen irgendeine Bewegung zu schützen. Selbstverständlich sollte
die Person selbst vom Ausführen
einer physikalischen Übung
absehen. Aufgrund der Bewegungseinschränkung der Person in ihrem täglichen Leben
wird der Muskel der Person und insbesondere der Skelettmuskel nur
in einem Teil, wie einem Arm oder Schenkel abnehmen. Daher ist eine
gewisse Rehabilitation für
die Person notwendig, um rasch die verringerten muskulären Fasern
nach einem Entfernen des Gipses wiederherzustellen.
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Unter
derartigen Umständen
ist das Verfahren gemäß dem Stand
der Technik zum Erkennen eines Grads einer derartigen Wiederherstellung
bzw. Genesung einfach, die Muskelleistung bzw. -kraft für jenes
Teil der Person zu messen.
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Das
Diagnose- und das Beurteilungsverfahren für das lymphatische Ödem gemäß dem Stand der
Technik hängen
hauptsächlich
von der subjektiven Entscheidung des Mediziners ab und daher kann es
häufig
einen gewissen Unterschied in der Entscheidung und Bewertung bzw.
Beurteilung geben, die durch unterschiedliche Mediziner gemacht
wurde. Zusätzlich
kann ein Berühren
des erkrankten Teils des Patienten mit der Hand des Arztes eine Möglichkeit
eines Auftretens von Schmerzen selbst mit einem gewissen Zeitintervall
nach der chirurgischen Operation bewirken, was für den Patienten zu einem Unwohlsein
führt.
Dann ist das Verfahren gemäß dem Stand
der Technik nicht für
die Diagnose des erkrankten Teils bevorzugt, welches sich im Verlauf
einer Wiederherstellung befindet.
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Das
Verfahren gemäß dem Stand
der Technik zum Messen der Muskelleistung, um den Grad bzw. Pegel
der Wiederherstellung bzw. Genesung eines externen, beschädigten Teils
nach der chirurgischen Operation zu kennen, ist schwierig auszuführen bzw.
zu verkörpern,
da verschiedene Arten von Meßvorrichtungen
notwendig sind und von einem Patient gefordert ist, selbst ein Teil
seines Körpers, umfassend
das erkrankte Teil, zu bewegen.
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US 5 807 270 offenbart einen
Hirnschädigungsmonitor,
in welchem ein Ödem
durch eine Impedanzmessung überwacht
wird. Dieser Hirnschädigungsmonitor
kann an irgendeinem Teil des Körpers angewandt
werden, in welchem für
ein Ödem
eines wesentlichen Bruchteils des inneren Gewebes wahrscheinlich
ist, daß sich
das Ödem
entwickelt, wie dem Thorax.
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Experimentelle
Versuche dieses Monitors zeigten, daß das Ausmaß des Anwachsens bzw. Anstiegs
des Ödems,
wie es durch Impedanzmessungen beobachtet ist, ein zuverlässiger Hinweis
für das Ergebnis
der Erholung ist. Die gemessene Impedanz ist bzw. wird graphisch
als ein Prozentsatz der Impedanz dargestellt, die der ischämischen
bzw. blutleeren Periode vorangeht.
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WO
98/26714 offenbart ein System und ein Verfahren zum Detektieren
von Gesichtsymmetrie.
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Nawarcz
et al.: "Triple
frequency electroimpedance for evaluation of body water compartments"; Medical and Biological
Engineering and Computing, Band 34, Suppl. 1, Teil 2, 1996, Seiten
181–182,
offenbart ein Verfahren eines Evaluierens von Körperwasserabteilen bzw. -bereichen
unter Verwendung einer Triple-Frequenz.
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Es
ist ein Ziel bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
bzw. ein Gerät zum
Bestimmen eines Wiederherstellungsgrads bzw. Genesungspegels eines
erkrankten Körperteils
zur Verfügung
zu stellen, die bzw. das eine einfache und geeignete bzw. bequeme
Messung erlaubt.
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Das
Ziel wird gemäß der vorliegenden
Erfindung durch eine Vorrichtung gelöst, die die in Anspruch 1 geoffenbarten
Merkmale aufweist. Bevorzugte Ausbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen geoffenbart.
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Um
ein derartiges Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung
eine Vorrichtung bzw. ein Gerät
zum Bestimmen eines Wiederherstellungspegels bzw. -grads eines erkrankten
Teils zur Verfügung, umfassend:
zwei Paare von Elektroden; eine elektrische Stromquelle; eine Spannungsmeßeinheit;
und eine arithmetische bzw. Recheneinheit; eine Speichereinheit;
wobei die zwei Paare von Elektroden mit einer Haut in dem umgebenden
Bereich des erkrankten Teils kontaktiert sind, die elektrische Stromquelle einen
Meßstrom über gewählte der
Elektroden zuführt,
die Spannungsmeßeinheit
eine Spannung zwischen anderen gewählten der Elektroden mißt, und die
arithmetische Einheit einen Parameter, welcher einen Grad einer
Genesung bzw. Wiederherstellung des erkrankten Körperteils repräsentiert,
basierend auf den Meßdaten
von der Spannungsmeßeinheit berechnet,
wobei die Vorrichtung weiterhin eine Speichereinheit und eine Vergleichseinheit
umfaßt,
wobei die Speichereinheit den Parameter speichert, welcher durch
die arithmetische Einheit erzeugt ist, und die Vergleichseinheit
den Parameter, welcher die Strommeßdaten repräsentiert, mit dem Parameter, welcher
die vorangehenden Meßdaten
repräsentiert, welche
in der Speichereinheit gespeichert sind, oder der vorbestimmten
Referenz vergleicht und das Resultat eines Vergleichs ausgibt, welches
dann auf der Anzeigeeinheit angezeigt ist bzw. wird, und der Parameter
ein Index betreffend ein lymphatisches Ödem in dem umgebenden Bereich
des erkrankten Teils ist und ein Verhältnis von intrazellulärem Wasser
zu extrazellulärem
Wasser beinhaltet.
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Gemäß einer
Ausbildung der vorliegenden Erfindung sind die Elektroden der zwei
Paare von Elektroden auf einer Linie in einem derartigen Intervall
bzw. Abstand angeordnet, daß das
erkrankte Körperteil
dazwischen positioniert ist.
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Gemäß einer
anderen Ausbildung der vorliegenden Erfindung umfaßt die Vorrichtung
weiterhin eine Anzeigeeinheit und die Anzeigeeinheit zeigt den Parameter
an, der durch die arithmetische Einheit erzeugt ist bzw. wird.
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Gemäß einer
noch weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung umfaßt bzw.
beinhaltet dieser Parameter eine bioelektrische Impedanz.
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Gemäß noch einer
weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Parameter eine
Information betreffend ein Schwellen in dem umgebenden Bereich des
erkrankten Teils.
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Gemäß noch einer
weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Parameter eine
Information betreffend ein Ausmaß an Muskeln in dem umgebenden
Bereich des erkrankten Teils.
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Gemäß noch einer
weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung führt die Stromquelle selektiv den
Meßstrom
zu, der irgendeine aus einer Mehrzahl von Frequenzen aufweist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN:
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Die
vorliegende Erfindung wird nun in größerem Detail unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das eine Vorrichtung bzw. ein Gerät zum Bestimmen
eines Grads bzw. Pegels einer Wiederherstellung bzw. Genesung eines
erkrankten Teils gemäß einer
Ausbildung der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
Flußdiagramm
ist, das ein Meßverfahren
unter Verwendung einer Mehrzahl von Frequenzen illustriert, das
durch die Vorrichtung in 1 ausgeführt wird;
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3 eine
Ansicht ist, die einen persönlichen
Parameter eingebenden Schirm in der Ausbildung von 1 zeigt;
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4 eine
elektrische äquivalente
Schaltung einer Zelle in einem Gewebe ist;
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5 eine
graphische Darstellung eines Orts einer bioelektrischen Vektorimpedanz
eines menschlichen Körpers
ist;
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6 eine
graphische Darstellung ist, die eine Beziehung zwischen einem Punkt
einer charakteristischen Frequenz und Punkten von 0 Hz und unendlichen
Frequenzen illustriert;
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7 eine
Ansicht ist, die ein Format zeigt, in welchem das Meßergebnis,
das in der Ausbildung von 1 ausgebildet
bzw. erzeugt wurde, angezeigt ist;
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8 eine
graphische Darstellung ist, die eine Impedanzänderung zeigt, die in der Ausbildung in 1 erzeugt
wurde;
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9 eine
graphische Darstellung ist, die eine Änderung in der Größe bzw.
dem Ausmaß des extrazellulären Wassers
und eine Änderung
im Verhältnis
von intrazellulärem
Wasser zu extrazellulärem Wasser
zeigt, das in der Ausbildung in 1 erzeugt wurde;
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10 ein
Flußdiagramm
ist, das ein Meßverfahren
unter Verwendung einer einzigen Frequenz in einer anderen Ausbildung
gemäß der vorliegenden
Erfindung illustriert; und
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11 eine
externe Ansicht ist, die die Vorrichtung zum Bestimmen eines Genesungs-
bzw. Wiederherstellungspegels bzw. -grads eines erkrankten Teils
gemäß der vorliegenden
Erfindung illustriert.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSBILDUNGEN:
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Indem
zuerst auf 1 Bezug genommen wird, ist eine
Vorrichtung bzw. ein Gerät
zum Bestimmen eines Grads bzw. Pegels einer Wiederherstellung bzw.
Genesung eines erkrankten Teils an einer Person gemäß einer
Ausbildung der vorliegenden Erfindung vollständig in der Form eines Blockdiagramms
gezeigt. Wie dies in 1 gezeigt ist, ist die Vorrichtung 1 zum
Bestimmen eines Grads einer Wiederherstellung des erkrankten Teils
gemäß der vorliegenden
Erfindung allgemein in zwei Blöcke
unterteilt, d.h., einen Block 1 und einen Block 2.
Der Block 1 ist konfiguriert, um hauptsächlich eine Steuerung bzw.
Regelung für
die Messung der bioelektrischen Impedanz, eine arithmetische Operation
und eine Eingabe/Ausgabe der Daten auszuführen. Der Block 1 umfaßt: eine
arithmetische bzw. Rechen- und Steuer- bzw. Regeleinheit 2;
ein ROM 3 zum Speichern von Konstanten und Programmen für eine Vorrichtungssteuerung-
bzw. -regelung und die arithmetische Tätigkeit bzw. Operation; ein
RAM 4 zum temporären
bzw. vorübergehenden
Speichern von Meßdaten,
eines arithmetischen Ergebnisses und Daten und Programmen, die aus
einer externen Vorrichtung gelesen sind; einen nicht flüchtigen
Hilfsspeicher 5, der es erlaubt, daß die gemessenen Daten, das
arithmetische Ergebnis und ein Parameter betreffend die Messung
gespeichert, ausgelesen oder aktualisiert werden; eine Anzeigeeinheit 6 zum
Anzeigen einer Information einer Betätigung, eines Zustands während einer
Messung, der gemessenen Daten und des arithmetischen Ergebnisses;
ein externes Eingabe/Ausgabe-Interface 7 zum Ausgeben eines
Parameters und von gemessenen bzw. Meßdaten zu einer externen Vorrichtung
und zum Lesen eines Parameters betreffend die Messung und eine Steuer-
bzw. Regelinformation oder ein Steuer- bzw. Regelprogramm für die Messung
in die vorliegende Vorrichtung von der externen Vorrichtung; ein
externes Interface-Terminal bzw. einen -Anschluß 8 zum Verbinden des
externen Eingabe/Ausgabe-Interface 7 mit der externen Vorrichtung;
eine Tasteneingabevorrichtung 9 zum Eingeben eines Steuer-
bzw. Regelbefehls für die
Vorrichtung und eines persönlichen
Parameters einer Person, die zu vermessen ist; eine Uhrvorrichtung 10 zum
Generieren bzw. Erzeugen einer Zeitinformation für ein Steuern bzw. Regeln eines
Datums und einer Zeit der Messung; eine Versorgungs- bzw. Leistungsquellenvorrichtung 11 zum
Zuführen
einer elektrischen Leistung zu jeder Einheit der vorliegenden Vorrichtung;
und einen Leistungsquellenanschluß 12 zum Zuführen der
elektrischen Leistung zu der Leistungsquellenvorrichtung 11 von
außerhalb.
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Der
Block 2 ist hauptsächlich
konfiguriert, um die bioelektrische Impedanz zu messen und ein analoges
bzw. Analogsignal davon in ein digitales bzw. Digitalsignal umzuwandeln.
Der Block 2 umfaßt
eine Wechselsignal-Bildungsvorrichtung bzw. Wechselsignal-Erzeugungsvorrichtung 20,
um ein Wechselstromsignal mit einer Frequenz zu generieren, die durch
ein Steuer- bzw. Regelprogramm definiert, das in dem ROM 3 oder
dem RAM 4 gespeichert ist; eine Wechselstrom-Ausgabevorrichtung 21 zum
Anlegen an ein zu vermessendes Objekt des Wechselsignals, das von
der Wechselsignal-Bildungsvorrichtung 20 ausgegeben ist
bzw. wird, mit einem RMS-Wert, der durch das Steuer- bzw. Regelprogramm
definiert ist, das in dem ROM 3 oder dem RAM 4 gespeichert
ist; einen Referenz- bzw. Bezugsstromdetektor 22, um einen
an das Objekt, das zu vermessen ist, angelegten Strom zu detektieren
und um ihn als ein Bezugsstrom-Detektionssignal auszugeben; Wechselstrom-Ausgabeanschlüsse bzw.
-terminals 30 und 31, welche Ausgabeanschlüsse zum
Anlegen an das Objekt bzw. die Person, das bzw. die zu vermessen ist,
eines Wechselstroms, der von der Wechselstrom-Ausgabevor richtung 21 durch
den Referenzstromdetektor 22 zugeführt ist bzw. wird; einen A/D-Wandler 23,
um ein analoges Signal, welches eine Ausgabe des Referenzstromdetektors 22 ist,
in ein digitales Signal umzuwandeln; Potentialmeßanschlüsse 32 und 33,
welche Eingabeanschlüsse
zum Eingeben von Potentialsignalen von dem zu vermessenden Gegenstand
an zwei Punkten davon sind; einen Potentialreferenzdetektor 25 zum
Ausgeben eines Differentialsignals des Potentialsignals zwischen den
ein Potential messenden bzw. Potentialmeßanschlüssen 32 und 33;
und einen A/D-Wandler 24, um ein analoges Signal, welches
eine Ausgabe des Potentialdifferenzdetektors 25 ist, in
ein digitales Signal umzuwandeln. 11 ist
eine externe Ansicht, die die Gesamtvorrichtung 1 illustriert,
die konfiguriert ist, um alle Komponenten und Vorrichtungen zu beinhalten,
die oben beschrieben sind.
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Als
nächstes
werden Beschreibungen gegeben, wie die Elektroden festzulegen sind,
wenn es gewünscht
ist, einen Grad einer Wiederherstellung bzw. Genesung eines des
erkrankten Teils, welches ein lymphatisches Ödem und dgl. bewirken kann, durch
Verwendung der Vorrichtung 1 zu bestimmen. Die Elektroden 50, 51, 52, 53 werden
auf einer Linie so angeordnet, daß das erkrankte Teil, das zu
vermessen ist, dazwischen positioniert ist, wie dies in 1 gezeigt
ist. Spezifischer werden die Elektroden in der Reihenfolge 50, 52, 53, 51 von
der Außenseite angeordnet,
und das erkrankte Teil ist zwischen den Elektroden 52 und 53 vorhanden.
Die Elektroden 52 und 53 sind von dem erkrankten
Teil jeweils um den vorbestimmten Abstand beabstandet. In ähnlicher Weise
sind die Elektroden 50 und 52 ebenso wie 53 und 51 voneinander
beabstandet. Die Wechselstrom-Ausgabeanschlüsse 30, 31 der
Vorrichtung bzw. des Geräts 1 sind
mit den Elek troden 50, 51 über Kabel 40 bzw. 41 verbunden.
In ähnlicher
Weise sind die Potentialmeßanschlüsse 32, 33 mit
den Elektroden 52, 53 über Kabel 42 bzw. 43 verbunden. Die
entsprechenden Paare der Anschlüsse
und der Elektroden sind 30–50; 31–51; 32–52 und 33–53.
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Dann
werden ein Meß-
und Entscheidungsverfahren bzw. -vorgang und eine Betätigung der
vorliegenden Ausbildung allgemein unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm
beschrieben, das in 2 gezeigt ist.
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Wenn
ein Leistungsschalter der Vorrichtung bei Schritt S1 auf EIN geschaltet
wird, wird die Vorrichtung initialisiert (Schritt S2) und gleichzeitig
wird ein Anfangsschirm auf der Anzeigeeinheit 6 für einige Sekunden
angezeigt (Schritt S3). Dann wird ein Schirm zum Eingeben eines
persönlichen
Parameters, der in 3 gezeigt ist, auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigt,
um einen Wartemodus einzugeben. Dann werden eine Identifikationsnummer
einer zu vermessenden Person und die persönlichen Parameter derselben,
umfassend bzw. enthaltend ein Geschlecht, eine Größe, ein
Körpergewicht
und ein Alter. durch die Tasteneingabevorrichtung 9 eingegeben.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, daß derartige persönliche Parameter
im voraus eingegeben werden und sie jedesmal ausgelesen und verwendet
werden, wenn die Identifikationsnummer der Person eingegeben wird.
Die vorliegende Ausbildung ist jedoch konfiguriert derart, daß die Messung
ausgeführt
werden kann, selbst wenn die Parameter nicht festgelegt sind. Wenn
die persönlichen
Parameter nicht festgelegt sind, wird jedoch eine arithmetische
Operation zum Berechnen einer Körperzusammensetzung
nicht ausgeführt,
wie dies später
beschrieben ist.
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Wenn
die Identifikationsnummer eingegeben ist bzw. wird (Schritt S4),
werden die im RAM 4 gespeicherten persönlichen Parameter ausgelesen (Schritt
S5) und ein Schirm zum Bestätigen,
daß die gespeicherten
und ausgelesenen persönlichen
Parameter korrekt sind, wird auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigt
bzw. dargestellt (Schritt S6). Wenn sie korrekt sind, gelangt das
Verfahren zu einer Routine zum Messen einer bioelektrischen Impedanz,
wobei, wenn nicht, das Verfahren zu Schritt 4 zum Eingeben der
Identifikationsnummer zurückkehrt
(Schritt S7).
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Eine
Meßtätigkeit
bzw. ein Meßvorgang
der bioelektrischen Impedanz startet, wenn eine Meßstarttaste
gedrückt
ist, unabhängig
davon, ob die persönlichen
Parameter festgelegt wurden oder nicht. Selbstverständlich sollte
die Elektrode für
die Messung an der zu vermessenden Person festgelegt sein und sollte
mit der Vorrichtung vor einem Starten der Messung verbunden sein.
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Dann
wird die Beschreibung betreffend die Messung der bioelektrischen
Impedanz durchgeführt,
auf deren Basis der Grad einer Wiederherstellung des erkrankten
Teils bestimmt wird.
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Die
Messung der bioelektrischen Impedanz wird "n" Male
wiederholt ("n" ist bereits eingestellt bzw.
festgelegt), beginnend mit der Frequenz F1 der Frequenz Fi.
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In
Schritt S8 wird die anfängliche
Festlegung bzw. Einstellung für
die erste Frequenz so durchgeführt,
daß "i" = 1 und in Schritt S9 wird dieser Wert "i" verwendet, um die Frequenz Fi festzulegen.
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Eine
Ausgabesignalfrequenz wird durch die Wechsel- bzw. Änderungssignal-Generierungsvorrichtung 20 basierend
auf einem Meßsteuer-
bzw. -regelparameter, der im voraus in dem ROM 3 gespeichert
ist, oder auf dem Meßsteuer-
bzw. -regelparameter eingestellt, der in dem RAM 4 durch
den Hilfsspeicher 5 oder das externe Eingabe/Ausgabe-Interface 7 festgelegt
ist. Ein Ausgabesignal von der Wechselstrom-Bildungsvorrichtung 20 wird
der Wechselstrom-Ausgabevorrichtung 21 eingegeben. Die
Wechselstrom-Ausgabevorrichtung 21 besteht aus einer Konstantstrom-Ausgabeschaltung,
deren Stromwert fakultativ festgelegt bzw. eingestellt werden kann.
Der Ausgabestromwert der Wechselstrom-Ausgabevorrichtung 21 wird
basierend auf dem Meßsteuer-
bzw. -regelparameter festgelegt. Der Wechselstrom, der von der Vorrichtung 21 ausgegeben
wird, wird an der zu messenden bzw. vermessenden Person durch den
Referenz- bzw. Bezugsstromdetektor 22, die Wechselstrom-Ausgabeanschlüsse 30 und 31,
die Meßkabel 40 und 41,
die mit entsprechenden Anschlüssen
verbunden sind, und die Elektroden 50 und 51 zum
Anwenden bzw. Anlegen eines Meßstroms
angelegt.
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Zu
dieser Zeit wird der Strom, der an die zu vermessende Person angelegt
wird, durch den Bezugsstromdetektor 22 detektiert. Die
detektierte Ausgabe in Form eines analogen Signals wird in das digitale
Signal durch den A/D-Wandler 23 umgewandelt, und das resultierende
Signal wird in dem RAM 4 gespeichert. Gleichzeitig werden
Potentialsignale durch die Potentialmeßelektroden 52 und 53 aufgenommen,
die an die zu vermessende Person festgelegt sind. Dann werden die
Signale über
die Meßkabel 42 und 43,
die mit entsprechenden Elektroden verbunden sind, und die Potentialmeßanschlüsse 32 und 33,
die mit entsprechenden Meßkabeln
verbunden sind, zu dem Potentialdifferenzdetektor 25 zuge führt. Der
Potentialdifferenzdetektor 25 wiederum gibt das Potentialunterschieds-
bzw. -differenzsignal, welches der Differenz zwischen den Potentialsignalen
entspricht, die dazu eingegeben wurden, an den A/D-Wandler 24 aus.
Der A/D-Wandler 24 wandelt das
eingegebene Potentialdifferenzsignal in dem analogen Format in das
digitale Signal um, was bedeutet, daß die bioelektrische Impedanz
gemessen wird (Schritt S10). Dann wird das resultierende Signal in
dem RAM 4 (Schritt S11) gespeichert.
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Wenn
die Messung der bioelektrischen Impedanz an der ersten Frequenz
vervollständigt
bzw. abgeschlossen ist, wird die Festlegung von i = i + 1 ausgeführt (Schritt
S12) und eine Entscheidung wird getroffen, ob die vorbestimmte Anzahl
von Malen "n" vorbei ist oder
nicht (Schritt S13). Wenn "i" größer als die
vorbestimmte Anzahl von "n" ist, wird die Messung
der bioelektrischen Impedanz beendet. Wenn nicht, geht das Verfahren
zurück
zu Schritt S9 und die Messung der bioelektrischen Impedanz wird
wiederholt, jedoch an der zweiten Frequenz.
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Dann
werden der Vektorimpedanzort und die zugehörigen Parameter basierend auf
den gemessenen Werten an jeder von mehreren Frequenzen berechnet.
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Eine
bioelektrische Impedanz eines lebenden Körpers ist typischerweise durch
eine einer konzentrierten Konstanten äquivalenten Schaltung dargestellt,
umfassend einen extrazellulären
Fluidwiderstand Re, einen intrazellulären Fluidwiderstand Ri und eine Zellmembrankapazität Cm, wie
dies in 4 gezeigt ist. Praktisch werden
mehrere Zellen, die den lebenden Körper ausbilden, entsprechend durch
individuelle Schaltungen bzw. Schaltkreise dargestellt, die un terschiedliche
Konstante aufgrund ihren unterschiedlichen Formen bzw. Gestalten
und Charakteristika besitzen. Somit zeigt in dem lebenden Körper als
eine Aggregation von derartigen Zellen sein Vektorimpedanzort keinen
Halbkreis mit einer Varianz in dem Fall eines Messens einer konzentrierten
Konstanten äquivalenten
Schaltung, sondern zeigt einen Kreisbogen, der in dem Cole-Cole-Modell gegeben
ist.
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Somit
ist die bioelektrische Impedanz des lebenden Körpers allgemein durch einen
kreisbogenartigen Ort dargestellt bzw. repräsentiert, der in 5 gezeigt
ist. In 5 stellt die x-Achse eine Widerstandskomponente
der Impedanz dar, während
die y-Achse eine Reaktanzkomponente der Impedanz darstellt. Da die
Reaktanzkomponente der bioelektrischen Impedanz einen negativen
Wert aufgrund ihrer kapazitiven Eigenschaft zeigt, ist der Vektorlokus bzw.
-ort der bioelektrischen Impedanz auf der Unterseite der reellen
Achse gedruckt bzw. gezeichnet, wie dies in 6 gezeigt
ist. Unter der Annahme, daß der abgeleitete
Vektorimpedanzort ein Kreisbogen ist, sind bzw. liegen die Werte
Z1, Z2 ... Zn der bioelektrischen Impedanz, die entsprechend an
den Frequenzen Fi (i = 1 – n)
gemessen sind, auf einem Kreisbogen eines bestimmten Kreises, wie
dies in 6 gezeigt ist. Hier sind eine
reelle Achse (Abszissenachse) und eine imaginäre Achse (Ordinatenachse) in
der Vektorimpedanzebene als eine X-Achse und eine Y-Achse beschrieben.
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Dann
wird eine Korrelationsfunktion, wie sie unten ausgedrückt ist,
aus der Impedanz Zi (i = 1 – n) abgeleitet,
die auf der Koordinate gedruckt ist: (X – a)2 + (Y – b)2 = r2 (1) wo "a" die X-Koordinate des Zentrums des Kreises ist, "b" die Y-Koordinate des Zentrums des Kreises
ist und "r" ein Radius des Kreises
ist.
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Mit
anderen Worten, ist dies ein Ausdruck einer angenäherten Korrelation
zwischen Punkten "n". Dann wird die folgende
Formel abgeleitet: X = a ± √(r² – b²) wo,
da R0 > Rinf, R0 =
a + √(r² – b²) Rinf = a – √(r² – b²).
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Dementsprechend
sind Re und Ri des äquivalenten
Kreises von 4 ausgedrückt als: Re
= R0 Ri = R0·Rinf/(R0 – Rinf)
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Da
der Impedanzvektor Zc an der charakteristischen Frequenz Fc durch
einen Punkt definiert ist, wo die Reaktanz oder die Komponente der
imaginären
Achse, d.h. der absolute Wert der Y-Achsen-Komponente einen maximalen
Wert annimmt, werden die X-Koordinate als eine Komponente der reellen
Achse und die Y-Koordinate als eine Komponente der imaginären Achse
des Impedanzvektors Zc bestimmt als:
X = a, Y = b – r und
dadurch wird der Impedanzvektor Zc dargestellt als: Zc
= a + j(b – r).
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Entsprechend
dem oben beschriebenen Cole-Cole-Modell wird der Impedanzvektor
bei einer Frequenz ω ausgedrückt als: Z(ω)
= Rinf + (R0 – Rinf)/(1 + (jωτ)β) wo
Z(ω) der
Impedanzvektor bei ω ist,
und τ und β Konstante
sind.
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Wenn τ = 1/ωc, Z(ω)
= Rinf + (R0 – Rinf)/(1 + (jω/ωc)β)wo ωc = 2πFc.
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Fc
und β können auch
basierend auf diesen Beziehungen und Daten auf dem Kreis berechnet werden
(Schritt S14).
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Dann
werden die Körperzusammensetzungswerte,
beinhaltend die Menge an extrazellulärem Wasser, die Menge an intrazellulärem Wasser, das
Verhältnis
von intrazellulärem
Wasser zu extrazellulärem
Wasser, das Gesamtkörperwasser,
die fettfreie Masse, Körperfettmasse
und die Körperfettrate
basierend auf dem Vektorimpedanzort und den zugehörigen Parametern,
wie R0, Rinf, Rθ,
Ri, Zc, Fc oder dgl. berechnet, welche vorab berechnet wurden (Schritt
S15). Wenn die persönlichen
Parameter nicht festgelegt wurden, wird dieses Verfahren, wie oben beschrieben,
weggelassen.
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Die
resultierenden Daten werden in dem Hilfsspeicher 5 (Schritt
S16) gemeinsam mit dem Datum und den Zeitdaten gespeichert, die
von der Uhreinheit 10 zugeführt wurden.
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Die
bioelektrische Impedanz, die Menge an extrazellulärem Wasser
und das Verhältnis
von intrazellulärem
Wasser zu extrazellulärem
Wasser (ICW/ECW), die bereits gemessen und berechnet wurden, werden
auf der Anzeigeeinheit 6 in einem Format angezeigt, wie
dies in 7 gezeigt ist (Schritt S17).
Dann werden die vorhergehenden Meßdaten und die neu gespeicherten
Meßdaten
vom RAM 4 entnommen. Wenn die persönlichen Parameter nicht vorab
festgelegt wurden, wird nur die Impedanzänderung auf der Anzeigeeinheit 8 angezeigt, wie
dies in 8 gezeigt ist.
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Andererseits
wird, wenn der persönliche
Parameter festgelegt wurde, das Verhältnis von intrazellulärem Wasser
zu extrazellulärem
Wasser (ICW/ECW) auch im Zusammenhang mit den gegenwärtigen Meßdaten berechnet.
Die Änderung
in einer Menge an extrazellulärem
Wasser und die Änderung im
Verhältnis
von intrazellulärem
Wasser zu extrazellulärem
Wasser werden auf der Anzeigeeinheit 6 in einer Graphen-
bzw. Diagrammform angezeigt, wie dies in 9 gezeigt
ist (Schritt S18). Wenn ein signifikanter Anstieg in dem Diagramm
bzw. Graph, das bzw. der die Änderung
in der Menge an extrazellulärem
Wasser zeigt, verglichen mit den vorab gespeicherten Meßdaten gesehen
werden kann, wird die Tendenz eines "Quellens" bzw. "Geschwollenseins" auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigt.
Im Gegensatz dazu wird, wenn eine geringe Änderung in der Menge an extrazellulärem Wasser
in dem Graph gesehen werden kann, der "zufriedenstellende" Zustand auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigt
(Schritt S19).
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Das
lymphatische Ödem,
das häufig
nach einer chirurgischen Operation von Brustkrebs oder Gebärmutterkrebs
gesehen wird, ist bzw. wird als ein geschwollener Zustand definiert,
der aufgrund der Speicherung von viel Protein und Wasser in dem
subkutanen Gewebe um das erkrankte Teil bewirkt ist. Der Grad des
lymphatischen Ödems
kann basierend auf der Menge von Körperwasser um das erkrankte
Teil bestimmt werden. Die Änderung
in dem Körperwasser
des menschlichen Körpers
hängt hauptsächlich von
der Änderung
in der Menge an extrazellulärem Wasser
ab. Als ein Ergebnis kann der Grad des lymphatischen Ödems durch
ein Messen der bioelektrischen Impedanz durch das erkrankte Teil
des mensch lichen Körpers
bestimmt werden. Dann wird ein Bezug auf den Graph in 8 getätigt. Dieser Graph
zeigt die Änderung
in der bioelektrischen Impedanz mit dem Fortschritt der Zeit, welche
durch das erkrankte Teil nach der chirurgischen Operation von Brustkrebs,
Gebärmutterkrebs
oder dgl. gemessen ist. Dieser Graph zeigt den Fall, wo die bioelektrische
Impedanz, die unmittelbar nach der chirurgischen Operation gemessen
wurde, höher
war, jedoch stark jedesmal absank, wenn die Messung gemacht wurde,
und nach einem bestimmten Zeitraum wurde die bioelektrische Impedanz
nicht mehr so stark abgesenkt. Dies bedeutet, daß das lymphatische Ödem, das
einen gewissen Zeitraum nach der chirurgischen Operation bewirkt
wurde, und der Grad bzw. das Ausmaß davon stufenweise bzw. zunehmend
anstieg, wobei jedoch danach das lymphatische Ödem nicht weiter anwuchs und
es eine Tendenz in der Richtung zu einer Wiederherstellung bzw. Genesung
gab.
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Daher
kann der Grad einer Wiederherstellung des erkrankten Teils durch
eine Beobachtung der Änderung
in der bioelektrischen Impedanz, einer Menge an extrazellulärem Wasser
und eines Verhältnisses
von intrazellulärem
Wasser zu extrazellulärem Wasser
bestimmt werden, wie sie durch die vorliegende Vorrichtung gemessen
werden. Dies kann beispielsweise durch einen Vergleich des gegenwärtig gemessenen
Werts mit dem zuvor gemessenen Wert oder mit dem vorbestimmten Bezug
erzielt werden.
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In
Schritt S20, S21 oder S23 wird "Wiedermessung", "Neumessung" oder Beendigung
der Messung auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigt. Dann wird
die beabsichtigte Tätigkeit
ausgewählt
und die Daten werden durch die Tasteneingabevorrichtung 9 eingegeben.
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Die
Wiedermessung bedeutet, daß die
Messung neuerlich ausgeführt
wird. In diesem Fall wird die Messung von dem Punkt gestartet, wo
die Elektroden festgelegt sind. Das Verfahren bzw. die Prozedur
kehrt zu Schritt S5 zurück,
wo die gespeicherten persönlichen
Parameter ausgelesen werden. Die neue bzw. Neu-Messung bedeutet,
daß das
Verfahren zu Schritt S4 zurückkehrt,
wo die Identifikationsnummer eingegeben wird. Dies wird hauptsächlich für eine Gruppenüberprüfung verwendet.
Wenn die Wiedermessung nicht ausgeführt wird, wird das Verfahren
beendet und die gesamte Vorrichtung wird auf AUS geschaltet (Schritt
S23).
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Die
oben beschriebene Ausbildung ist auf den Fall gerichtet, wo mehrere
Frequenzen verwendet werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch
auf eine weitere Ausbildung, wo ein Wechselstrom bei einer einzigen
Frequenz erzeugt bzw. generiert wird und in der Vorrichtung bzw.
dem Gerät zum
Bestimmen des Grads einer Wiederherstellung des erkrankten Teils
verwendet wird. Das Blockdiagramm für eine derartige zweite Ausbildung
ist dasselbe wie jenes in 1, das den
Fall darstellt, wo mehrere Frequenzen verwendet werden, und daher wird
es hier weggelassen. Jedoch ist ein Flußdiagramm, das einen Betrieb
der zweiten Ausbildung darstellt, wenn nur eine einzige Frequenz
verwendet wird, in 10 illustriert.
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Dann
werden ein Meßverfahren
und eine Tätigkeit
bzw. ein Betrieb der zweiten Ausbildung unter Bezugnahme auf das
Flußdiagramm
in 10 beschrieben. Eine Anfangstätigkeit für die zweite Ausbildung ist
dieselbe wie in der ersten Ausbildung, wo mehrere Frequenzen verwendet
werden. Zusätzlich ist
die nachfolgende Tätigkeit
für die
zweite Ausbil dung, wo die Identifikationsnummer und die persönlichen
Parameter durch die Tasteneingabevorrichtung 9 eingegeben
werden, dieselbe wie in der ersten Ausbildung. Daher wird die Beschreibung
der Schritte S31 bis S37 weggelassen (welche den Schritten S1 bis
S7 entsprechen, wie sie oben beschrieben sind). Die Vorrichtung
gemäß der zweiten
Ausbildung wird durch ein Drücken
der Meßstarttaste
für ein Messen
gestartet.
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Dann
wird die bioelektrische Impedanz gemäß dem folgenden Verfahren gemessen.
Basierend auf den Messungs-Steuer- bzw. -Regelparametern wird eine
einzige Ausgabesignalfrequenz durch die Wechselsignal-Bildungsvorrichtung 20 festgelegt. Ein
ausgegebenes bzw. Ausgabesignal von der Wechselsignal-Bildungsvorrichtung 20 wird
in die Wechselstrom-Ausgabevorrichtung 21 eingegeben.
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Die
Wechselstromausgabevorrichtung 21 setzt einen einzigen
Ausgabestromwert fest und gibt den entsprechenden Wechselstrom aus.
Dieser Wechselstrom wird an eine Person, die zu vermessen ist, durch
den Bezugstromdetektor 22 und die Wechselstrom-Ausgabeanschlüsse 30, 31 wie
in dem Fall von mehreren verwendeten Frequenzen angelegt.
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Zu
dieser Zeit ist bzw. wird der an die zu vermessende Person angelegte
Strom durch den Bezugsstromdetektor 22 detektiert. Die
detektierte Ausgabe in Form eines analogen Signals wird in das digitale
Signal durch den A/D-Wandler 23 umgewandelt, und das resultierende
Signal wird in dem RAM 4 gespeichert. Die Potentialsignale
von den Potentialmeßelektroden 52 und 53 werden
zu dem Potentialdifferenzdetektor 25 und dann dem A/D-Wandler 24 zugeführt. Der
A/D-Wandler 24 wandelt sie in das digitale Signal um, welches
in dem RAM 4 gespeichert ist. Soweit ist dies die Meßtätigkeit
(Schritt S38).
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Basierend
auf den resultierenden Daten wird die bioelektrische Impedanz berechnet
(Schritt S39). Aufgrund der Messung, die bei einer einzigen Frequenz
ausgeführt
wird, ist die berechnete bioelektrische Impedanz ein Absolutwert
statt einem Vektorort, wie in dem Fall von mehreren verwendeten
Frequenzen.
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Dann
wird die Menge an Körperwasser
für das
zu messende Teil basierend auf diesem absoluten Impedanzwert berechnet,
vorausgesetzt, daß die persönlichen
Parameter festgelegt wurden.
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Die
resultierenden Daten werden in dem Hilfsspeicher 5 (Schritt
S40) gemeinsam mit dem Datum und den Zeitdaten von der Uhreinheit 10,
wie in dem Fall von mehreren verwendeten Frequenzen gespeichert.
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Die
resultierenden Daten werden auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigt.
Zu dieser Zeit werden die vorherigen Meßdaten und die gegenwärtigen Meßdaten vom
RAM 4 entnommen. Aufgrund der Messung bei einer einzigen
Frequenz werden die Menge an extrazellulärem Wasser und das Verhältnis von
intrazellulärem
Wasser zu extrazellulärem
Wasser nicht angezeigt. Jedoch wird die Änderung in der bioelektrischen
Impedanz auf der Anzeigeeinheit 6 in dem Graph-Format,
wie dies in 8 gezeigt ist, wie in dem Fall
von mehreren verwendeten Frequenzen angezeigt (Schritt S41). Jegliche
Wellung der Kurve in dem Graph zeigt auf der Anzeigeeinheit 6 (Schritt S42)
an, ob die Schwellung in dem erkrankten Teil zu einer "Wiederherstellung" bzw. "Genesung" tendiert oder eine "Behandlung" erfordert.
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Soweit
ist es eine Serie von Tätigkeitsschritten
für die
Messung und der nachfolgende Schritt ist einer aus "Wiedermessungs"-, "Neumessungs"- und "Beendigungs"-Schritten (Schritt
S43 bis S45). Derartige Schritte sind dieselben wie bei der Verwendung
von mehreren Frequenzen.
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Die
Vorrichtung gemäß den Ausbildungen, wie
sie oben beschrieben sind, funktioniert bzw. fungiert, um den Grad
bzw. Pegel einer Wiederherstellung bzw. Genesung des erkrankten
Teils basierend auf der abgeleiteten Information betreffend die
Quellung bzw. Schwellung, wie das lymphatische Ödem oder dgl. nach der chirurgischen
Operation von Brustkrebs oder Gebärmutterkrebs zu bestimmen. Die
vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Vorrichtung
beschränkt,
sondern ist auch anwendbar, um den Grad einer Wiederherstellung des
erkrankten Teils basierend auf der abgeleiteten Information betreffend
den Muskel um den erkrankten Abschnitt nach einer chirurgischen
Operation für einen
Knochenbruch zu bestimmen.
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Wie
bereits oben beschrieben, besteht der Muskel eines menschlichen
Körpers
aus einer Ansammlung von feinen Zellen, die als muskuläre Fasern
bekannt sind. Wenn der Muskel für
einen längeren
Zeitraum unbenutzt bleibt, wird jede der muskulären Fasern dünner. Als
das Ergebnis wird das Blutgefäß in dem
Muskel im Durchmesser reduziert, so daß die Menge an Blut, die dadurch
fließt,
ebenfalls reduziert wird. Da das Blut mehr Elektrolyt, wie Natriumionen
oder Kaliumionen inkludiert bzw. beinhaltet, hat es die Charakteristik,
daß ein
elektrischer Strom wahrscheinlich dadurch fließt. Wenn die Menge an Blut
absinkt, steigt selbstverständlich
die bioelektrische Impedanz an jenem Teil an. Daher macht es die kontinuierliche
Messung einer bioelektrischen Impedanz möglich, die Änderung in einer Muskelmasse
zu verfolgen. Spezifischer wird, wenn die bioelektrische Impedanz,
die durch den umgebenden Bereich des erkrankten Teils gemessen ist
bzw. wird, höher
als der vorbestimmte Bezug ist, bestimmt, daß die Menge an Muskeln abgenommen
hat. Andererseits wird, wenn die bioelektrische Impedanz, die gegenwärtig gemessen
ist, niedriger als die zuvor gemessene ist, bestimmt, daß die Menge
an Muskeln um das erkrankte Teil zufriedenstellend unter der Rehabilitation wiederhergestellt
wurde.
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Um
daher den Grad einer Wiederherstellung des Muskels unter der Rehabilitation
nach der chirurgischen Operation zu überwachen, wird die bioelektrische
Impedanz für
den umgebenden Bereich des erkrankten Teils durch die Vorrichtung,
die konfiguriert ist, wie dies in 1 gezeigt
ist, nach der chirurgischen Operation gemessen. Dann wird die bioelektrische
Impedanz kontinuierlich bei einem bestimmten Intervall während der
Rehabilitationsperiode gemessen, um die Änderung in der Muskelmasse
bzw. -menge zu verfolgen. Basierend auf den Meßdaten wird bestimmt, daß die Rehabilitation
zufriedenstellend ist. Das Meßverfahren
ist dasselbe wie jenes in dem Fall, wo die Schwellung angezeigt
ist bzw. wird, und daher wird die Beschreibung davon hier weggelassen.
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Schließlich werden
Nachrichten, wie "die
Rehabilitation läuft
zufriedenstellend" oder "mehr physikalische Übungen sind
notwendig" angezeigt,
so daß die
zu vermessende Person den Effekt der Rehabilitation erkennt.
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Es
ist aus dem Vorhergehenden ersichtlich, daß irgendeine Änderung
in einem geschwollenen Zustand einfach durch ein kontinuierliches
Messen der bioelektrischen Impedanz des erkrankten Teils nach der
chirurgischen Operation bezüglich
Krebs gesehen werden kann, wobei die Menge an Körperwasser abgeleitet und die Änderung
in der bioelektrischen Impedanz in dem Graph angezeigt wird. Zusätzlich wird
das Erfordernis eines Berührens
des erkrankten Teils vermieden, die bessere sanitäre bzw. hygienische
Umgebung wird aufrecht erhalten und die zu vermessende Person fühlt keinen
Schmerz. Dies ist für
einen Mediziner sehr wirkungsvoll bzw. nützlich, um eine Diagnose eines
geschwollenen Zustands eines Patienten auszuführen.
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Die
Meßdaten
für eine
Anzahl von Personen können
durch die Konfiguration zur Verbindung mit dem externen Eingabe/Ausgabe-Interface 7 gemanagt
bzw. gehandhabt werden.
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In
dem Fall, wo die Vorrichtung zu Hause verwendet wird, kann eine
zu vermessende Person die Tendenz einer Schwellung ohne irgendeine
Unterstützung
eines Arztes sehen, so daß die
Person einfach den Effekt der Rehabilitation selbst verstehen kann.
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Zusätzlich kann
nach der chirurgischen Operation eines Knochenbruchs die Wiederherstellung des
zu rehabilitierenden Muskels gegen irgendein Absinken bzw. Abbauen
des Muskels durch die Verwendung von Gips leicht einfach durch kontinuierliches
Messen der bioelektrischen Impedanz des erkrankten Teils, Ableiten
der Menge an Körperwasser und
Anzeigen der Änderung
in der bioelektrischen Impedanz in dem Graph bestimmt werden. Die
Rehabilitation, welche schwierig in bezug auf ihren Effekt zu verstehen
war, kann nun den Patienten ermutigen, da irgendeine Änderung
in der Muskelmasse graphisch angezeigt ist bzw. wird.
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Wenn
die bioelektrische Impedanz unter Verwendung eines Wechselstroms,
der mehrere Frequenzen aufweist, gemessen wird und das Verhältnis von
intrazellulärem
Wasser zu extrazellulärem
Wasser auf der Basis des Impedanzvektororts abgeleitet wird, dann
ist es möglich,
einen Fehlerfaktor einer Körpertemperaturänderung
nach der Rehabilitation zu eliminieren, welches in dem Fall nicht
getan werden kann, wo nur die Impedanzänderung beobachtet wird. Dies
erlaubt eine präzisere
Bestimmung des Grads des geschwollenen Zustands und der Wiederherstellung
bzw. Genesung des Muskels nach der chirurgischen Operation bzw.
dem chirurgischen Vorgang.