KR20040015245A - 수종 정량 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조직의 수종을 모니터링하기 위한 열 시스템을 제공하는 것이다. 열에너지가 조직의 수분함량을 모니터링할 조직 부위(12)로 공급된다. 가열된 프로브(10)는 조직 부위(12)로 삽입된다. 가열된 프로브는 수분함량에 따라 변하는 조직 고유의 열적 특성의 함수로서 조직의 열반응을 유도시킨다. 조직의 수분함량은 프로브(10)에 의해 검출된 열반응, 전력원(16)에 의해 프로브로 공급된 에너지, 및 조직의 수분함량과 수분함량 모델(26)에 의해 모델링된 열적 특성과의 상관관계로부터 측정된다.

Description

수종 정량 시스템 {SYSTEM FOR QUANTIFYING EDEMA}

수종 즉, 특정 신체 부위에서의 비정상적이거나 과다한 유체 보유물은 신체에 해로운 스트레스를 초래하며, 기관의 적절한 기능을 억제한다. 수종은 조직의 혈류를 억제하고, 전신 혈압을 증가시키고, 건강한 신체 기능에 손상을 끼친다.

수종은 감염된 부위로 혈액의 흐름을 종종 압박하는 종기를 생성시킨다. 이는 심장, 신장, 뇌, 근육 조직 및 기타 기관에 스트레스를 줄 수 있다. 수종의 원인으로는 외상, 화상, 과민성 반응, 혈전성 정맥염 및 질환을 포함한다. 수종은 영양부족, 비만 및 운동 부족으로도 초래될 수 있다. 심장에서, 수종은 심부전을 초래할 수 있다. 심수종은 심장벽의 부피 및 벽 두께를 증가시키고; 심방(the chambers of the heart)의 부피를 감소시킨다. 심박출량이 감소되고, 심장의 작업부하량이 증가한다. 두부 손상은 종종 수종을 초래한다. 심각한 뇌손상은 거의 대부분 뇌 조직에서 과다하게 보류된 유체 및 뇌 팽창과 관련이 있다. 뇌가 팽창되기 때문에, 조직 부피의 증가는 단단한 두개강에 의해 제한된다. 이리하여 초래된 압력은 제한적인 혈액 공급을 증가시키고, 이러한 현상이 경감되지 않는다면 뇌 손상을 초래할 것이다. 근육 조직에서, 수종은 구획 증후군을 초래할 수 있다. 상처는 조직의 부피가 과량의 유체를 보유하게 하고 팽창시킬 수 있다. 팽창된 조직의 부피는 그 주위의 조직에 의해 제한되어 조직으로의 혈액 공급이 제한된다.

조직내에 과량의 유체가 모아지면, 상태를 완화시키기 위해 관련된 생리학적 역효과를 피해야하며, 이는 치료를 촉진한다. 수종은 종종 저혈류 및 이에 따른 문제점과 관련되며, 신체의 구획 또는 기관에 영향을 끼칠 수 있다. 조직의 수분 함량이 시간에 따라 변화하고, 때대로 신속하게 변화하기 때문에, 신체의 조직 또는 기관에서 수분 함량을 측정하고, 계속적으로 모니터할 수 있는 수종 모니터가 필요하다.

폐수종을 측정하기 위한 기기와 같은 종래의 수종 측정 장치는 혈류로 지시제를 직접적으로 주입하였다. 순환기관 장치로 도입된 카테터가 지시제를 수송하고, 반응을 검출한다. 이러한 장치는 트라우트만(Trautman) 등의 미국 특허 4,676,252에 설명되어 있다. 미국 특허 4,819,648에는 뇌 유체 수준을 모니터하기 위해 뇌의 임페던스 변화를 전자기적으로 감지하기 위한 장치에 대해 기재되어 있다.

발명의 개요

본 발명의 목적은 심체의 임의의 선택된 조직 또는 기관에서 수종의 수분 함량 또는 상태를 측정하고, 연속적으로 이들의 변화를 모니터하기 위한 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 추가의 목적은 조직의 수분 함량과 이러한 수분 함량의 함수로서 변하는 조직의 열적 특성의 관계를 모델링하여 조직의 수분 함량을 측정하는 것이다.

본 발명의 목적은 열적 프로브를 선택된 부위의 살아있는 조직과 열 소통되도록 유입시키고 전류를 통하여 열 에너지를 조직에 전달하고, 조직의 수분 함량의 함수로서 변하는 조직의 열적 특성으로부터 조직의 수분 함량을 측정하는 수종 모니터를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 조직의 수분 함량의 함수로서 변하는 조직의 열적 특성 및 선택된 부위에서 조직을 가열시키는데 사용되는 전력의 함수로서 조직의 수분 함량을 평가하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 조직의 열전도성 및 성택된 부위에서 조직을 가열하는데 사용되는 전력의 함수로서 조직의 수종을 정량하는 것이다.

본 발명에서, 열 에너지의 적용에 따른 시험체 조직의 열 반응을 검출하고, 사용된 열 에너지 및 전력과 열 반응에 따른 수분 함량을 산정(cumputing)하므로써 활동하는 조직에서의 수분 함량(수종)이 모니터링된다. 조직의 특정한 열 특성은 조직의 수분 함량의 함수로서 변한다. 예를 들어, 조직의 열확산 계수 및 열전도율이 증가함에 따라 조직의 수분 함량 또한 증가한다. 따라서, 선택된 조직 샘플 또는 기관에서 열 유입에 따른 열 반응은 이러한 특성의 함수가 된다. 본원에서, 용어 조직의 수분 함량 및 수종은 사실상 동일한 의미이며, 수종은 조직의 비정상적으로 높은 수분 함량 상태이다.

바람직한 구체예에서, 본 발명은 조직과 접촉하여 열적으로 소통되며, 모니터와 전기적으로 소통되는 열적 프로브를 포함한다. 프로브는 서미스터가 삽입되어 통합되어 있다. 극미한 침입성 프로브(invasive probe)에서, 디지탈 서미스터는 좁은 게이지 카테터(1-mm 직경)의 팁으로 삽입된다. 이러한 카테터는 측정할부위의 조직으로 삽입되고, 주위의 조직과 열적 접촉된다. 조직과 열적 접촉되기에 적합하게 된 서미스터는 조직의 기본 온도를 약간 초과하도록 가열된다(예를 들어, 서미스터의 표면 온도는 조직의 기본 온도를 약 2℃ 초과하는 소정의 온도로 상승될 수 있다). 제 2 또는 인접 서미스터가 조직의 기본 온도를 모니터링하고, 조직의 기본 온도를 보완하기 위한 프로브에 삽입될 수 있다. 디지탈 서미스터는 제어 회로내의 전원에 의해 시간 간격을 두고 가열된다. 그 사이에 온도를 상승시키는데 사용되는 디지탈 서미스터는 서미스터가 위치하는 조직에서 선택된 열적 특성의 수치 예를 들어, 열전도율 및/또는 열확산 계수를 나타낸다. 감지된 온도는 열이 가해진 조직에서 열 반응과 함수관계에 있는 전원으로부터 시그널을 유도하며, 이러한 시그널은 조직의 수분 함량을 나타내는 수치를 계산하는데 사용된다. 하기 예는 열전도율에 기초를 둔 것이다.

서미스터가 수분 함량을 측정하기 위한 부위의 살아있는 조직과 열적 접촉하는 경우, 가열된 서미스터에 의해 방산된 전력(전형적으로 0.005-0.01W)은 조직에서의 전도성 및 조직 혈류로 인한 환류성에 의해 조직의 열 전달 측정치를 제공한다. 작동시, 서미스터가 활성화되고, 열 영역이 서미스터와 접촉된 조직 및 서미스터를 둘러싸는 조직으로 확산된다. 이러한 영역의 초기 확산은 사실상 조직 고유의 전도성(열 전도성)으로 인한 것이다. 후속하는 확산은 조직 환류(혈류 또는 관류)에 의해 더욱 영향을 받는다. 모니터 또는 데이타 프로세서는 프로브를 제어하며, 데이타를 기록하고, 조직 고유의 전도성으로 인한 영향과 조직 혈류로 인한 환류 열전달을 구별한다. 서미스터 부위에서 조직 고유의 열전도성은 환류 열전달영향으로부터 구별된 조직의 열 영역 확산의 초기 속도에 의해 결정된다.

가열된 서미스터의 열전도성 및 환류로 인한 영향을 구별하고 분리하는 데이타 프로세싱 기법이 이제부터 설명될 것이다. 측정은 효과적으로 일시적 상태하에서 즉, 시스템이 안정된 상태로 도달하는데 요구되는 시간과 비교하여 짧은 시간에 수행하였다. 따라서, 조직에서의 온도 변화는 시간에 따라 불규칙적으로 선택된 방식으로 변화될 수 있다. 조직을 가열하는데 필요한 전력 및 유도된 온도 변화를 기록하였다. 초기 기간에서 수득된 데이타를 사용하여 고유의 열전도율 수치를 계산하였다. 전도율 수치는 프로브 부위에서 조직의 유체 함량(또는 수종)을 평가하는데 사용된다. 조직의 수분 함량은 조직 고유의 전도율 수치와 조직의 수분 함량 수치의 상관관계의 모델을 이용하여 유도된 데이타 및 조직 고유의 열전도율의 하수로서 산정된다.

모니터링 과정에서 종종 오차가 존재할 수 있으나, 이는 허용가능하거나 최적의 작동에 적합한 것으로 간주되는 범위내로 한정되어야 한다. 전도율(또는 기타 열적 특성)의 직접적인 산정이 가능한 정확한 수분 함량 수치를 유도하지 못하는 경우, 수분 함량 수치의 정확성을 최적화시키기 위해 반복 과정이 이용될 수 있다. 예를 들어, 산정은 각각의 사이클내에 두개 이상의 선택된 시간에서 측정된 일련의 가열 사이클이 필요한 열적 모델을 기초로 할 수 있다. 이러한 측정은 온도 변화 사이클 동안 수행되며, 이 사이클 내에서 선택된 부위의 조직 온도는 처음의 안정적인 수치에서 제 2의 수치로 증가하고, 다시 처음의 안정적인 수치로 이완된다. 열적 모델 및 관련된 수리적 방정식은 보우만(Bowman) 등의 미국 특허4,852,027에 설명되어 있다. 조직의 열전도율을 평가하는데 사용되는 데이타가 전체 온변 변화 사이클내의 두개 이상의 선택된 주기에서 측정된 측정치를 포함하는 경우, 데이타 프로세싱이 상호작용 또는 반복 작동 동안 수행되어 프로브 부위에서 조직 전도율에 대한 최종 결과로 비교적 신속하게 수렴된다. 한 구체예에서, 서미스터를 활성화시켜 선택된 부위의 조직을 안정적인 온도에서 제 2의 더 높은 온도로 가열시키고, 감퇴시켜 즉, 냉각시켜 안정적인 온도가 되게 하였다. 서미스터를 둘러싸는 조직의 부피 평균 온도의 시간에 따른 불규칙적으로 선택된 변화를 유도하기에 적합한 방식으로 서미스터에 전류가 통하도록 전력이 가해진다. 가열 및 냉각 사이클 동안 2개 이상의 선택된 기간에 측정이 수행된다. 관련된 측정치에 대한 조직의 혈류(관류)의 영향은 가열 사이클의 초기 단계 동안에는 가장 적으며(사실상 무시해도 좋을 만큼 적음), 사이클의 후반부 동안에는 더 크다. 특히, 상기 혈류의 영향은 사이클의 가열 단계 보다 냉각 단계 동안 더 크다.

반복 산정에서, 서미스터의 온도가 가열되어 각각의 가열 사이클을 개시시키고, 각 사이클의 말기에는 이완된다. 고유의 열전도율(또는 열확산 계수) 수치의 초기 측정치는 초기 및 각각의 후속 가열 사이클의 제 1 기간 동안 계산된다. 이러한 제 1 기간의 계산은 각각의 가열 사이클의 초기 단계에서 수행된다. 조직 확산으로 인한 조직에서의 환류적 열전달 효과는, 초반부에 수득된 전도율 수치 및 후속하는 제 2 의 기간에 수득된 확산 데이타를 사용하여 가열 사이클의 후속하는 제 2 기간에서 각각 계산되며, 제 2 기간 동안 환류적 열전달 효과는 제 1 기간 동안의 환류적 열전달 효과 보다 크다. 제 2 기간에 수득된 관류 수치는 제 1 기간에서의 제 2의 더욱 정확한 열전도율 수치를 재산정하는데 사용된다. 이러한 과정은 필요에 따라 여러번 반복될 수 있다. 관류의 각각의 계산에서, 계산전에 수득된 전도율 수치가 사용된다. 유사하게는, 열 전도율의 각각의 연속적인 산정에서, 이전의 관류 수치가 사용된다. 이러한 반복 과정은 동일한 열전도율 수치가 연속적인 계산으로 획득되는 수치를 유도할 것이다. 이러한 열전도율 수치가 프로브 위치에서 조직의 유체 함량을 산정하는데 사용될 수 있다.

이와 같이 상기 설명된 구체예의 수종의 계산은, 조직 관류 및 조직 고유의 열전도성에 의해 유도된 환류적 열전달 효과인 시험체 조직의 실질적인 열전도율을 고려하고 있으며, 고유의 열전도율과 환류적 열전달 효과(관류)를 구분한다. (유사하게는, 실질적인 열확산 계수는 조직 고유의 열확산 계수와 관류와 관련된 확산효과를 합한 것이다.)

도면의 간단한 설명

도 1은 본 발명의 한 구체에에 따른 시스템의 블록도이다;

도 2A는 도 1에 도시된 본 발명의 구체예와 관련된 유용한 프로브의 한 예이다;

도 2B는 도 2A의 가열된 프로브에 의해 유도된 조직에서의 열분포의 전형적인 패턴이다;

도 3은 뇌 조직을 모니터링하는데 적용될 경우의 본 발명의 개략도이다;

도 4는 전도율 대 수분함량(%) 곡선으로서의 실험적인 수분함량 모델이다;

도 5는 이론적인 수분함량 모델이다;

도 6은 열확산계수 대 수분함량(%) 곡선으로서의 실험적 수분함량 모델이다;

도 7은 본 발명의 또 다른 구체예에 있어서 시간의 함수로서 서미스터 온도 및 전력 곡선이다;

도 8은 본 발명의 또 다른 구체예에 있어서 시간의 함수로서 서미스터 온도 곡선이다;

도 9A는 도 8과 관련된 본 발명의 구체예에 있어서 열전도율의 바깥늘림 곡선이다;

도 9B는 도 8과 관련된 본 발명의 구체예에 있어서 열확산 계수의 바깥늘림 곡선이다;

도 10은 본 발명의 예시적 구체예를 나타내는 흐름도이다;

도 11은 본 발명의 또 다른 예시적인 구체예를 나타내는 흐름도이다.

도면의 상세한 설명

도 1에 도시된 바와 같은 시스템 및 예를 들어 도 2A에 도시된 유형의 프로브는 특이적으로 본 발명의 기법을 수행할 수 있게 한다. 도시된 바와 같이, 프로브(10)는 조직(12)내에 삽입되어 있다. 케테터(11)상에 탑재된 자가-가열 디지탈 서미스터(14)는 전력원 및 제어 회로(16)로부터의 전력에 의해 가열된다. 도 1에서, 전력원 및 제어 회로(16)를 통해 공급된 히터 전압은 V_h(t)로서 나타내었다. 서미스터(14)를 활성화시켜 조직(12) 주위의 용적을 가열시킨다. 서미스터(14)의 평균 온도가 전력원 및 제어 회로(16)에 의해 서미스터의 초기 평균 온도 또는 조직(12)의 기본 온도를 초과하는 소정의 온도로 신속하게 상승된다. 조직(12)의 전형적인 열분포는 도 2B에 설명되어 있다. 최대 온도는 서미스터 비드의 중앙에서 관찰되며, 중앙으로부터 사방의 모든 방향쪽으로 기준 온도로 감소된다; 즉, 서미스터 부위를 둘러싸는 조직은 안정적인 기본 온도로 감소된다. 조직 온도가 가열된 서미스터에 의해 상당한 범위로 상승되는 서미스터(14)를 둘러싸는 조직 용적이 측정 영역에 해당한다.

서미스터(14)로부터 열이 전달되는 속도는 조직(12)의 실질적인 열전도율의 함수이다. 또한, 소정의 상승된 온도 수준으로 유지시키기 위해 서미스터에 사용되거나 방산된 전력은 조직을 둘러싸는 실질적인 열전도율의 함수이다. 살아있는 조직의 실질적인 열전도율은 두개의 주요한 요소, 즉 조직 고유의 열전도율 및 관류(즉, 조직에서 환류의 영향)를 갖는다. 조직의 고유의 열전도율은 조직의 수분함량의 함수이다. 따라서, 서미스터(14)로부터 및 조직(12)에서의 열전달율 또한 조직의 수분함량의 함수이다. 서미스터(14)를 가로지르는 전압 V_h(t)(활성 모드에서 가열되고, 감지 모드에서 비가열되는 전기적으로 저항성을 띠는 서미스터 비드)는 실질적인 열전도율을 측정하기 위한 변수를 제공한다. 데이타 프로세서(20)에서, 고율의 열전도율의 열적 효과 및 관류의 열적 효과는 구분되며, 고유의 열전도율이 조직의 수분함량 계산시에 사용된다.

전력원 및 제어 회로(16)로부터의 시그널 V_h(t)는 제어 회로(16)에 의해 서미스터(14)에 공급되는 전력 및 열 에너지를 나타내며, 이의 수치는 또한 열을 가하므로써 초래되는 조직의 열 반응의 함수이다. 조직(12)의 실질적인 열전도율과 함수관계에 있는 시그널 V_h(t)는 적합한 아날로그-디지털 변환기(15)를 통해 디지탈 형태로 디지탈 데이타 프로세서(20)에 공급되며, 여기서 고유의 열전도율을 산정한다. 서미스터(14)의 열 범위 또는 측정 영역 외부에 위치하는 프로브(10)상의 인접 서미스터(18)는 기본 온도를 모니터링하며, 기본 온도 이동을 위해 조절되는 시그널 V_s(t)를 제공한다. 인접 서미스터(18)는 기본 온도 이동이 효과적인 모니터링을 방해하기에 실질적으로 충분한 경우 (또는 충분한 것으로 예상되는 경우), 사용되는 옵션이다. 안정적인 열적 환경에서, 서미스터(18)에 의해 제공되는 보완은 필요치 않다.

데이타 프로세서(20)는 제어 회로(16)로부터의 전력 관련된 시그널 및 (만약 사용되는 경우) 서미스터(18)로부터의 기본 시그널을 처리하며, 시그널을 디스플레이 장치(22)에 제공하며, 이러한 시그널 수치는 조직의 수분함량을 나타낸다. 그 후, 디스플레이 장치는 조직의 수분 함량의 평가치를 표시한다. 더욱 상세하게는, 열적 특성 모델(24)(이는 데이타 프로세서(20)의 연산 형성부일 수 있음)은 전력원(16), 수분함량 모델(26)(이 또한, 데이타 프로세서(20)의 연산 형성부일 수 있음) 및 프로브(10)와 소통된다. 열적 특성 모델(24)은 (제어 회로(16)에 의해 제공된 시그널 V_h(t)을 통해) 서미스터(14)에 공급된 전력, 및 기본 온도 조절이 요구되는 구체예일 경우, 서미스터(18)로부터의 기준 시그널의 함수로서 고유의 열전도율(k)을 측정한다. 수분함량 모델(26) 및 열적 특성 모델(24)에 대해 도시될 경우, 데이타 프로세서(20)는 조직(12)의 수분함량을 산정한다.

도 1에 도시된 구체예에서, 고유의 열전도율 데이타 시그널이 열적 특성 모델(24)로부터 수분함량 모델(26)에 제공된다. 수분함량 모델(26)은 전도율 수치를 조직 수분함량의 상응하는 수치에 관련시킨다. 모델(26)에 의해 제공된 조직의 수분 함량 또는 수종 수치는 적합한 디스플레이를 위해 디스플레이 장치(22)와 소통된다. 조직의 수분 함량 및 수종은 수분함량 모델(26)에 의해 측정되며, 이러한 수분함량 모델은 상응하는 조직의 수분함량 수치를 갖는 열적 특성 모델(24)에 의해 제공된 전도율 시그널과 상호관련이 있다. 열적 특성 모델(24) 및 수분함량 모델(26)은 하기에 추가로 논의될 것이다.

제공된 예는 프로브상에 서미스터(14)가 탑재된 침입성 프로브(10)의 용도에 관한 것이며, 전력이 서미스터에 가해져서 서미스터가 가열되고, 따라서 서미스터 주위의 조직을 가열시킨다. 그러나, 본 발명은 이렇게 제한적이지는 않다. 예를 들어, 조직내에 삽입된 프로브에 전력을 가하므로써 내부 또는 침입성 센스로 조직에 열을 가하기 보다는, 열은 외부의 열원으로부터 비침입성로 조직에 가해질 수 있다. 비침입성 용도에 적합한 프로브의 예는 보우만 등의 미국 특허 4,859,078 및 디트마르(Dittmar) 등의 미국 특허 4,841,543에 제시되어 있다. 이러한 프로브는, 프로브로 피부 또는 기관을 침투할 필요 없이 피부 표면에 또는 수술 동안 내부 기관의 표면상에 사용될 수 있다. 측정 영역내의 조직 부피는 조직의 기본 온도를 초과하여 가열된 조직의 부피이다.

뇌에서 수종을 모니터링하기 위한 본 발명의 대표적인 시스템은 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 뇌 외상 및 일부 수술의 경우에, 하나 이상의 개구 또는 천공(burr hole)(32)을 두개골에 형성시키고, 할로우 볼트(hollow bolt)(34)로 고정시켜 뇌강에 접근하였다. 할로우 볼트는 프로브(10)를 유입시키기 위해 뇌로 접근시킬 경우 사용될 수 있다. 프로브(10)는 할로우 볼트(34)를 통과하여 뇌조직의 디지탈 서미스터(14)로 삽입된다. 기준선을 모니터링하는 인접 서미스터(10)의 구체예에서, 프로브(10)는 서미스터(18) 또한 뇌 조직으로 삽입되도록 위치한다. 뇌수종은 수술 동안 모니터링되며, 수술 후에도 모니터링될 수 있다. 조직의 수분함량 데이타의 한 용도는 혈류의 압박을 초래하기에 충분한 뇌 팽창과 관련된 수종 상태를 확인하여 적합한 치료 또는 수술 조정이 수행될 수 있게 하는 것이다. 심장 수술과 같은 기타 수술에서, 프로브(10) 및 비침입성 프로브는 심장 또는 주위 조직에 적용되어 이 위치에서 조직의 유체 보유량을 평가할 수 있다.

이제 조직의 수분함량 모델(26)에 대해 논의할 것이다. 조직의 수분함량 모델은 공식화되어 조직의 수분함량에 따라 공지된 방식으로 변화하는 조직의 열적 특성을 모델링할 수 있다. 예를 들어, 열이 조직내에서 전달될 수 있는 속력은 상응하는 조직의 수분함량 수치를 갖는 모델과 관련있을 수 있다. 모델 및 선택된 부위에서 조직의 용적을 가열하기 위해 가해진 전력에 의해 성립된 관계는 부위에서 조직의 수분함량을 정량하는데 사용될 수 있다. 조직의 열전도율에 기준으로 하는 이러한 모델은 가능하거나 개연성 있는 고유의 열전도성 수치를 상응하는 조직의 수분함량 수치와 관련시키는 실험적 모델이다. 이러한 모델은 조직, 수분, 지방 및 단백질로 구성된 세가지 주요 성분의 전도성을 기준으로 한다. 물의 열전도율은 6.23mW/cm-℃이며, 지방과 단백질의 열전도율은 약 2.00mW/cm-℃이다. 지방과 단백질에 대한 수치는 서로 매우 근접하며, 물의 열전도율과 현저하게 구별되며, 실질적인 모델은 지방과 단백질 모두에 대한 추정된 근사치(예를 들어, 2.0) 또는 지방 및 단백질의 각각의 수치를 기준으로 한다. 다양한 수분함유율에 따른 조직 전도율의 실험적 모델은 지방과 단백질에 대한 모델인 글리세롤(37℃에서 열전도율이 2.85mW/cm-℃임)과의 물-글리세롤 혼합물을 사용하여 공식화될 수 있다. 물-글리세롤 혼합물을 사용하여 획득한 측정치는 도 4에 도시된 곡선을 산출하였다. 본 발명의 대부분의 적용물이 속하는 범위인 60 내지 100%의 수분함유율에 있어서, 데이타 점은, 수분 함량이 전도율과 사실상 선형 관계에 있다는 것을 보여주는 직선에 대체로 포함되어 있다. 데이타 점에 따른 직선은 하기와 같이 나타낼 수 있다:

(1) y = 3.802x + 2.445

상기 식에서, "y"는 열전도율을 나타내며, "x"는 수분함유율을 나타낸다. 수분함유율이 60% 미만이면, 물-글리세롤 혼합물에서 측정된 데이타 점은 직선이 되지 않는다. 수분함유율이 전체 0 내지 100%에 대한 데이타에 따른 곡선은 하기와 같이 나타낼 수 있다:

(2) y = -0.852x³+ 1.993x²+ 2.2436x + 2.854

상기 식에서, "y"는 열전도율을 나타내며, "x"는 수분함유율을 나타낸다.

열전도율 데이타을 측정하기 위한 조직 샘플의 물, 지방 및 단백질 함유의독립적인 증거가 있는 경우, 실험적 모델은 또한 실질적인 조직 측정치를 기준으로 할 수 있다.

또한, 모델은 지방, 단백질 및 물의 열전도율에 대한 이론적 수치를 기준으로 할 수 있다. 예는 도 5에 나타나 있으며, 여기서 열전도율과 수분함유율간에는 사실산 직선 관계에 있다. 관계는 하기와 같이 나타낼 수 있다:

(3) y = ax³+ bx²+ cx + d

여기서, "y"는 열전도율이고, "x"는 수분함유율이며, a, b, c 및 d는 상수이다. 이러한 방정식은 상기 방정식 (2)과 유사한 형태를 띤다.

조직 고유의 열전도율에 대한 상기 기준이 되는 모델은, 조직 용적의 전도율이 이들 질량 분율에 의해 무게를 측정한 각각의 성분의 전도율의 함수라는 원리를 기준으로 하고 있다. 즉, 하기와 같다:

(4) m_t= m_h+ m_f+ m_p

여기서, m_t는 조직의 질량이며; m_h는 수분함량이며; m_f는 지방 성분의 질량이고; m_p는 단백질 성분의 질량이다.

질량 분율을 수득하기 위해 조직의 질량(m)으로 방정식(4)을 유도하며, 결과는 다음과 같다:

(5) 1 = γ + β + θ

여기서, γ = m_h/m_t= 조직내의 수분의 질량 분율이며;

β = m_f/m_t= 조직내의 지방의 질량 분율이고;

θ = m_p/m_t= 조직내의 단백질의 질량 분율이다.

따라서, 조직의 전도율을 질량 분율로서 나타낼 수 있다:

(6) k_t= γk_h+ βk_f+ θk_p

여기서, k_t는 조직의 전도율이며; k_h는 조직내의 수분의 전도율이며; k_f는 조직내의 지방의 전도율이며; k_p는 조직내의 단백질의 전도율이다.

유사하게는, 조직의 기타 열적 특성(예컨대, 확산계수)을 질량 분획으로 나타낼 수 있다:

(7) α_t= γα_h+ βα_f+ θα_p

상기 식에서, α_t는 조직의 열적 특성(예컨대, 확산계수)이며; α_h는 조직내의 물의 열적 특성이며, α_f는 조직내의 지방의 열적 특성이고, α_p는 조직내의 단백질의 열적 특성이다.

또한, 이들간의 관계가 공지된 경우, 조직의 수분함량 모델은 서로로부터 공식화될 수 있다. 예를 들어, 열 확산계수에 있어서, 전도율(k)과 확산계수(α)의 관계는 하기와 같다:

(8) α = k/pc

상기 식에서, p 및 c는 각각 밀도와 열용량이다. 따라서, 확산계수에 대한 수분함량 모델은 전도성 모델로부터 용이하게 계산될 수 있다.

확산계수에 대한 모델 또한 예를 들어, 전도율 모델의 실험적 유추와 관련하여 설명된 동일한 물-글리세롤 혼합물로 실험적으로 유도될 수 있다. 이러한 한 모델이 도 6에 설명되어 잇다. 도 6의 데이타 지점에 따른 곡선은 하기와 같이 나타낼 수 있다:

(9) y = -0.131x³+ 0.229x²- 0.068x + 0.099

상기 식에서, "y"는 열 전도율이며, "x"는 수분함유율이다.

조직의 수분함량이 변화하기 때문에, 이러한 변화는 전도율 및 확산계수와 같은 고유의 열적 특성 수치의 상응하는 변화에 반영된다. 조직 손상 동안, 예를 들어, 수분함량은 전형적으로 증가하여 수종이 된다. 본 발명에 있어서, 손상 영역에서 조직의 수분-의존적 열적 특성중 하나 이상 예를 들어, 고유의 열 전도율을 측정하였으며, 이를 조직의 수분함량을 정량(즉, 수종의 정량)하는데 사용하였다. 데이타 프로세서(20)는 전도율과 조직의 수분함량의 관계를 나타낸 모델 예컨대, 상기 참조된 것중 하나로 프로그래밍된다. 이러한 시스템은 상기 설명된 바와 같이 조직의 수분함량 모델에 따라 열전도율 데이타를 처리하여 조직(또는 수종)내의 수분함유율을 정량하여, 적당한 디스플레이로서 나타낸다.

전도율 또는 확산계수와 같은 조직의 열적 특성의 공지된 수치에 따라, 상응하거나 관련된 조직의 수분함량이 제공될 경우, 수분함량 모델(26)은 조사 기준(look-up reference)으로서의 함수일 수 있다.

대안적인 데이타 처리 기법에서, 조직의 수분함량은 전도율에 대한 시그널수치를 실제로 산정하지 않고, 첫번째 데이타로부터 직접적으로 산정될 수 있음이 자명하다. 예를 들어, 데이타 프로세서(20)는 회로(16)를 통해 공급된 데이타, 조직의 수분함량 모델로부터의 입력값(도 1에서 대안적인 수분함량 모델(26')로 도시됨), 및 프로브(10)로부터의 데이타에 대하여 수분함량을 산정할 수 있다. 대안적인 모델(26')은 조직의 열적 특성 수치 예컨대, 전도율 및 확산수치를 수분함량과 관련시키는 조사 기준으로서 작용한다. 대안적인 모델(26')은 데이타 프로세서(20)에 관련된 수분함량 수치를 입력시키고, 데이타 프로세서는 하기 세가지의 입력값의 함수로서 시험체 조직의 수분함량을 계산한다: 대안적인 모델(26')로부터 입력된 관련된 데이타; 서미스터(14)를 가열하는데 필요한 전력과 함수관계에 있는 제어 회로(16)로부터의 시그널; 및 프로브(10)로부터의 기준 시그널.

상기 설명된 기법은 선택된 조직내에서 수분함량에 따라 변화가능한 열적 특성(예를 들어, 열 전도율 또는 열확산계수)의 측정치를 기초로 하여 조직의 수분함량을 계산한다. 연소적으로 모니터링하기 위해, 설명된 바와 같이 계산된 수종 수치를 신속하게 연속적으로 재계산된다. 서미스터(14)를 주기적으로 활성화시키고 탈활성화시켜 반복적인 가열 사이클을 유도하며, 수종은 서미스터의 온도가 각각 증가 및 강하하는 동안 각각의 활성화 사이클로 재계산된다. 본 발명의 설명된 기법에 의해, 갱신된 수종 수치가 예를 들어, 매 3 내지 6분에 수득될 수 있다.

열적 특성 모델(24), 및 실질적인 열전도율, 열확산계수 및 고유의 열전도율을 측정하기 위한 수학적 방법은 상기 언급된 보우만 등의 미국 특허 4,059,982 및 4,852,027에 설명되어 있다. 상기 문헌에 교시된 바와 같이, 다양한 가열 프로토콜이 서미스터를 가열하는데 이용될 수 있다. 서미스터(14)는 일정한 또는 소정의 온도로 가열될 수 있거나, 서미스터 온도는 일정한 또는 소정의 전력으로의 가열 동안 측정될 수 있거나, 기타 가열 프로토콜이 사용될 수 있다. 모든 프로토콜에서, 동일한 원리를 이용하여 처리하여 데이타가 분석된다. 서미스터를 가열하는데 사용된 전력 및 서미스터의 온도 증가치는 조직의 수분함량 계산을 위한 작용적 입력값이며, 수분함량을 계산하는데 있어서, 상기 수치중 하나는 사전결정된다. 두 가열 토콜을 하나는 도 7과 관련하여 다른 하나는 도 8, 9A 및 9B와 관련하에 설명하겠다.

도 7에서, 그래프는 시간의 함수로서 평균 비드 온도 V_b및 가열 전력 P를 나타낸 것이다. 도시된 특정 공정에서, 서미스터 비드 온도 V_b가 선택된 수준 V_b2로 신속하게 상승하여 조직 용적을 가열시키고, 전력이 제로로 감소(차단)된 시간에도 선택된 기간(예를 들어, 시간 t_i까지)동안 상기 수준으로 유지시키는 방식으로, 전력 P가 공급되며, 온도 V_b는 하나의 활성화 및 탈활성화 사이클을 완료하면서 도시된 일방적인 방식으로 기본 온도로 감소한다.

하기 설명된 바와 같은 추론 알고리즘은 전체적인 가열/냉각 사이클 예를 들어, 도 7에서 "A"로 나타낸 시간 범위 또는 시간 윈도우에서 가열 부분의 초반부 및 "B"로 나타낸 가열 부분의 후반부 동안 상이한 시간에 따라 취해진 측정치로부터 유도된 데이타로 이용될 수 있다.

시간 윈도우 "A" 동안 취해진 데이타는 조직 전도성(즉, 전도율)이 우세하였으나, 조직내의 흐름 효과(관류)는 비교적 낮았다. 가열이 지속되는 시간의 후반부에 발생하는 시간 윈도우 "B"동안 취해진 데이타는 관류에 더 많은 영향을 끼쳤다(즉, 조직의 흐름 효과가 시간 윈도우 "A"에서의 흐름 효과보다 컸다).

시간 윈도우 "A" 및 "B"에서 사용가능한 한 예시적인 데이타 분석 알고리즘이 도 10의 흐름도에 의해 설명되고 있다. 언급된 바와 같이, 시간 윈도우 "B" 동안 매체의 흐름 효과는 시간 윈도우 "A"동안의 효과 보다 컸다(도 7). 시간 윈도우 "A" 및 "B"에 대한 계산은 하기와 같이 수행될 수 있다: (1) 온도를 변화시키는데 요구되는 전력 또는 온도를 소정의 방식으로 조정하면서, 서미스터 온도를 이용하여 제 1 온도(T₁)를 제 2 온도(T₂)로 변화시켜 열적 사이클을 개시시킨다; (2) 가열 온도의 말기에서 제 2 온도를 최종 온도(T_f)로 이완시킨다; (3) 온도 및 전력을 측정한다; (4) 시간 윈도우 "A" 동안 고유의 열전도율 및/또는 열확산 계수를 계산한다; (5) 관류의 제로 수치를 추정하여, 단계 (4)로부터의 수치(들)과 수분함량 모델을 사용하여 조직의 수분함량(수종) 수치를 계산한다; (6) 게산된 조직의 수분함량 수치를 디스플레이한다.

대안적으로, 단계 (5)에서 수득된 것보다 더 작은 오차가 요구되는 경우, 단계 (4) 이후에 하기와 같이 반복 계산을 수행한다: (7) 단계 (4)의 고유의 열전도율 및/또는 열확산계수의 계산된 수치를 이용하여, 시간 윈도우 "B" 동안 관류 수치를 계산한다; (8) 시간 윈도우 "A" 동안 계산된 바와 같은 열전도율 및/또는 열확산계수의 계산치, 및 시간 윈도우 "B" 동안 계산된 바와 같은 관류 수치를 이용하여, 시간 윈도우 "A" 동안의 열전도율 및/또는 열확산계수를 재계산한다; (9) 고유의 열전도율 및/또는 열확산계수의 이러한 재계산한 수치를 이용하여, 시간 윈도우 "B" 도안 관류 수치를 재계산한다; (10) 이렇게 재계산된 관류 수치 및 재계산된 고유의 열전도율 및/또는 열확산계수를 이용하여, 열전도율 및/또는 열확산계수를 다시 계산한다; (11) 사실상 일정한 열전도율 및/또는 열확산계수 수치(들)이 달성될 때 까지 단계 (9) 및 (10)을 반복한다; (12) 단계 (11)로부터의 수치(들) 및 수분함량 모델로부터의 수치를 이용하여 조직의 수분함량(수종) 수치를 계산한다; 및 (13) 계산된 조직의 수분함량 수치를 디스플레이한다.

도 11에는 열적 특성 수치를 계산하지 않고, 조직의 전도율 또는 기타 열적 특성에 의해 영향을 받은 다양한 변수로부터 수분함량을 측정한 추가의 구체예가 설명되어 있다. 온도, 전력, 및 이 둘 모두(P/△T)를 조직의 수분함량(H₂O %)과 관련시킨 모델이 수분함량의 직접적인 계산에 사용된다. 모델은 실험 또는 이론에 근거를 두고 있다. 단계는 다음과 같다: (1) 온도를 변화시키는데 요구되는 전력 또는 온도를 소정의 방식으로 조정하면서, 서미스터 온도를 이용하여 제 1 온도(T₁)를 제 2 온도(T₂)로 변화시켜 열적 사이클을 개시시킨다; (2) 가열 온도의 말기에서 제 2 온도를 최종 온도(T_f)로 이완시킨다; (3) 온도(T) 및 전력(P)을 측정한다; (4) 전력 대 온도 변화의 비(P/△T)를 측정한다; (5) 혼합 모델을 이용하여, 단계 (4)로부터 유도된 P/△T 수치에 상응하는 수분함량 수치를 측정한다; 및 (6) 수분함량 수치를 디스플레이한다.

또 다른 예시적인 대안적 알고리즘은 도 8, 9A 및 9B와 관련하에 설명될 것이다. 도 8에는 도 7에 도시된 것과 유사한 활성화 사이클이 도시되어 있다. 도 9A 및 9B에는 각각 열전도율 및 열확산계수의 데이타 외삽을 나타낸다. 수종의 계산은 하기 단계로 구성된다: (1) 관류 수치가 제로인 것으로 추정된 다수의 시간 윈도우 X_I(여기서, X_I은 X, X_I, X_II등임) 동안 다수의 실질적인 열전도율 및/또는 열확산계수 수치를 계산한다; 및 (2) 가열이 시작되는 일시적 시간에 따른 단계 (1)에서 수득된 열전도율 및 열확산계수 수치를 외삽법에 의해 추정하여 고유의 열전도율 및/또는 고유의 열확산계수 수치를 획득한다(도 9A 및 9B 참조). (지점 X, X_I, X_II등은 각 윈도우내의 동일한 표준 지점 예를 들어, 각 윈도우의 중간 또는 말단으로 선택된다). 외삽법에 의해 추정된 수치는 관류되지 않은 고유의 열전도율(k) 및 관류되지 않은 고유의 열확산계수(α) 수치가다; (3) 단계 (2)로부터의 수치(들)를 사용하여 조직의 수분함량(수종)을 계산한다; 및 (4) 계산된 수분함량 수치를 디스플레이한다. 하기 단계에 따라 계산 과정을 지속시키므로써 사실상 오차가 없는 조직의 수분함량(수종) 수치가 획득될 수 있다: (5) 단계 (2)로부터 외삽법에 의해 추정된 고유의 열전도율 및 열확산계수 수치를 이용하여, 관류 효과가 발생하는 선택된 시간 예를 들어, 시간 윈도우 "Y"동안 관류율을 계산한다(도 8); (6) 선택된 시간 윈도우 "Y" 동안의 계산된 관류 수치를 이용하여 상기 다수의 시간 윈도우 X_I에서 고유의 열전도율 및 열확산계수를 재계산한다; (7) 단계 (6)에서 획득된 열전도율 및 열확산계수 수치를 시간에 따라 외삽법으로 처리한다; 및 (8)고유의 열전도율 및 열확산계수 수치가 사실상 변화되지 않을 때 까지 단계 (6) 및 (7)을 반복한다; (9) 단계 (8)로부터의 수치(들)를 이용하여 수분함량(수종)을 계산한다; 및 (10) 계산된 수분함량 수치를 디스플레이한다.

상기 설명된 구체예는 온도가 한정된 시간 동안 더 높은 수준으로 증가하고 이러한 수준으로 유지되는 공정에 대해 논의하였지만, 온도가 적합한 수준으로 증가하고 즉시 안정적인 수준으로 이완되는 경우 수득된 측정치에도 이러한 분석 기법이 적용될 수 있으며, 열적 특성의 측정치에 대한 가장 결정적인 시간은 가열 사이클이 개시되는 시간 또는 그 순간이다.

본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 한정된 것을 제외하고는 상기 설명된 특정 공정에 따라 제한되는 것은 아니다.

Claims (22)

1. 살아있는 조직의 수분함량을 정량하는 방법으로서,

   조직의 수분함량을 정량할 부위에서 서미스터(thermistor)와 조직을 접촉시키는 단계;

   서미스터를 활성화시켜 조직 용적의 온도를 증가시키는 단계; 및

   서미스터를 가열시키기 위해 사용된 전력, 서미스터의 증가된 온도(이들중 하나 이상은 사전 결정되는 방식으로 제어됨), 및 조직의 전도율을 조직의 수분함량에 관련시킨 모델로부터 획득된 수치의 함수로서, 조직 용적의 수분함량을 계산하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   활성화 단계가, 서미스터를 주기적으로 활성화시켜 조직 용적의 온도를 주기적으로 증가 및 강하시키는 단계를 포함하며;

   계산 단계가, 각각의 활성화 사이클에서 서미스터를 가열시키는데 사용된 전력, 각각의 활성화 사이클에서 서미스터의 증가된 온도(이들중 하나 이상은 사전에 결정됨), 및 조직 전도율을 조직의 수분함량과 관련시킨 조사 기준(look-up reference)로부터 수득된 수치의 함수로서, 각각의 활성화 사이클에서 조직 용적의 수분함량을 계산하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
3. 살아있는 조직의 수분함량을 정량하는 방법으로서,

   열에너지를 조직에 공급하여, 조직의 수분함량의 함수로서 변하는 조직의 하나 이상의 고유한 열적 특성과 함수 관계에 있는 열반응을 유도시키는 단계;

   열에너지 공급 단계에서 공급된 열에너지 및 열반응과 함수 관계에 있는 시그널을 생성시키는 단계; 및

   생성된 시그널, 및 조직의 수분함량을 고유의 열적 특성과 관련시킨 모델을 사용하여 조직의 수분함량을 계산하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
4. 살아있는 조직의 수분함량을 정량하는 방법으로서,

   조직 용적을 가열하여 조직의 열전도율과 함수관계에 있는 열반응을 유도시키는 단계;

   가열 단계에서 공급된 열에너지 및 열반응과 함수관계에 있는 시그널을 생성시키는 단계;

   가열 단계 동안의 초반기에서 조직 용적 고유의 열전도율을 계산하는 단계;

   가열 단계 동안의 후반기에서 고유의 열전도율의 계산된 수치를 이용하여 조직 용적의 관류율을 계산하는 단계;

   계산된 관류율을 이용하여 초반기의 고유의 열전도율을 재계산하는 단계;

   교대로, 재계산된 고유의 열전도율이 사실상 변화되지 않은 수치를 나타낼 때 까지, 각각의 관류율 재계산시 이전에 계산된 고유의 열전도율을 이용하고, 각각의 고유의 열전도율 계산시 이전에 계산된 관류율을 이용하여, 관류율 및 고유의열전도율 수치를 재계산하는 단계;

   조직 고유의 열전도율 수치를 상응하는 조직의 수분함량 수치와 관련시키는 단계;

   사실상 변하지 않는 고유의 열전도율, 및 열전도율과 조직의 수분함량의 상관관계로부터 취해진 사실상 동일한 고유의 열전도율의 함수로서, 조직 용적의 수분함량을 산정하는 단계 포함하는 방법.
5. 살아있는 조직의 수분함량을 정량하는 방법으로서,

   수분함량을 정량할 부위에서 조직과 접촉하도록 서미스터를 위치시키는 단계;

   시간 간격을 두고 서미스터를 활성화시켜 서미스터의 온도를 증가시키고, 정량할 부위에서의 조직의 기본 온도를 초과하도록 조직을 가열시키는 단계;

   조직내에서 열이 전달되는 속도를 조직의 수분함량과 관련시키는 단계; 및

   시간 간격 동안 서미스터에 공급된 전력, 서미스터의 열이 정량할 부위의 조직내로 전달되는 속도, 및 관련 단계에서 성립된 상관관계의 함수로서, 정량할 부위의 조직의 수분함량을 정량하는 단계를 포함하는 방법.
6. 선택된 부위에서 살아있는 조직의 수분함량을 모니터링하는 방법으로서,

   선택된 부위의 조직 온도를 주기적으로 증가 및 강하시키는 단계;

   조직의 수분함량의 함수로서 변하는 선택된 부위의 조직의 열적 특성, 및 온도 사이클 단계에 사용된 전력과 함수 관계에 있는 시그널을 각각의 온도 사이클 동안 생성시키는 단계; 및

   조직의 열적 특성과 조직의 수분함량과의 상관관계 모델을 사용하여, 시그널 생성 단계로부터 생성된 시그널과 모델링화된 상관관계의 함수로서, 선택된 부위에서 조직의 수분함량을 각각의 온도 사이클 동안 산정하는 단계를 포함하는 방법.
7. 살아있는 조직의 수분함량을 모니터링하는 방법으로서,

   서미스터 주위의 조직과 열적 접촉하기에 적합한 활성화가능한 서미스터를 조직으로 삽입시키는 단계;

   서미스터를 주기적으로 활성화시키고 탈활성화시켜, 서미스터 주위의 조직 온도를 주기적으로 증가 및 강하시키는 단계;

   서미스터를 활성화시키는데 사용된 전력, 및 주위 조직의 열전도율과 함수 관계에 있는 시그널을 각각의 활성화 및 탈활성화 사이클 동안 생성시키는 단계;

   조직의 수분함량과 조직의 열전도율의 상관관계를 모델링시키는 단계;

   각각의 활성화 및 탈활성화 사이클 동안, 초반기의 주위 조직의 고유 열전도율 수치를 계산하는 단계;

   각각의 활성화 및 탈활성화 사이클 동안, 계산된 고유 열전도율을 이용하여 후반기에서의 관류율을 계산하는 단계;

   계산된 관류 수치를 이용하여 초반기의 고유 열전도율을 재계산하는 단계;

   교대로, 재계산된 고유 열전도율이 사실상 변화되지 않은 수치를 나타낼 때까지, 각각의 관류율의 재계산시 이전에 계산된 고유의 열전도율을 이용하고, 각각의 고유의 열전도율 계산시 이전에 계산된 관류 수치를 이용하여, 관류율 및 고유의 열전도율 수치를 재계산하는 단계;

   사실상 변하지 않는 고유의 열전도율 및 모델링 단계로부터 유도된 상관관계의 함수로서, 각각의 활성화 및 탈활성화 사이클 동안 주위 조직의 수분함량을 산정하는 단계를 포함하는 방법.
8. 살아있는 조직의 수분함량을 평가하는 방법으로서,

   조직에 열에너지를 공급하여 선택된 부위의 조직 온도를 증가시키는 단계; 및

   가열 단계에 사용된 전력, 선택된 부위에서 조직의 증가된 온도, 및 조직 전도율 또는 조직 확산계수를 수분함량과 관련시킨 모델에 의해 제공된 수치의 함수로서, 선택된 부위에서 조직의 수분함량을 나타내는 수치를 산정하는 단계를 포함하는 방법.
9. 신체의 특정 부위에서 살아있는 조직의 수분함량을 평가하는 방법으로서,

   서미스터를 수분함량을 평가할 부위의 조직과 접촉하도록 삽입하는 단계;

   서미스터를 활성화시켜, 서미스터의 온도를 평가할 부위에서의 조직의 기본 온도를 초과하도록 증가시키는 단계;

   활성화 단계에서 서미스터로 공급된 에너지 및 서미스터로부터의 열이 평가할 부위의 조직으로 전달되는 속도의 함수로서 시그널을 생성시키는 단계; 및

   열이 조직으로 전달되는 속도를 수분함량에 상호관련시키는 공지된 관계 및 시그널 생성 단계에서 생성된 시그널을 사용하여, 평가할 부위에서 조직의 수분함량을 나타내는 시그널을 생성시키는 단계를 포함하는 방법.
10. 살아있는 조직의 수분함량을 정량하는 시스템으로서,

    조직 용적을 가열시키기 위한 서미스터;

    서미스터를 활성화시켜 조직 용적의 온도를 증가시키기 위한 수단;

    조직 전도율을 조직의 수분함량에 관련시키는 수단; 및

    서미스터를 가열하는데 사용된 전력, 서미스터의 증가된 온도(사용된 전력과 서미스터의 증가된 온도는 소정의 방식으로 제어됨), 및 관련 수단으로부터 획득된 수분함량치의 함수로서, 조직 용적의 수분함량을 계산하기 위한, 활성화 수단 및 관련 수단과 소통되는 수단을 포함하는 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,

    활성화 수단이, 서미스터를 주기적으로 활성화시켜 조직 용적의 온도를 주기적으로 증가 및 강하시키는 수단을 포함하며;

    관련 수단이 조사 기준을 포함하고;

    계산 수단이, 각각의 활성화 사이클에서 서미스터를 가열시키는데 사용된 전력, 각각의 활성화 사이클에서 서미스터의 증가된 온도(이들중 하나 이상이 사전에결정됨), 및 조직 전도율을 조직의 수분함량과 관련시키는 조사 기준으로부터 수득된 수분함량치의 함수로서, 각각의 활성화 사이클에서 조직 용적의 수분함량을 계산하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 시스템.
12. 살아있는 조직의 수분함량을 평가하는 시스템으로서,

    조직의 수분함량을 평가할 부위에서 조직과 열적으로 접촉시키기 위한 서미스터 수단;

    서미스터 수단을 활성화시키고 탈활성화시켜 평가할 부위의 조직 온도를 증가 및 강하시키는 수단;

    서미스터 수단을 활성화시키는데 사용되는 전력, 및 조직의 수분함량의 함수로서 변하는 평가할 부위의 조직의 하나 이상의 열적 특성의 함수로서, 활성화 및 탈활성화 사이클 동안 시그널을 생성시키는 수단;

    조직의 수분함량과 하나 이상의 조직의 열적 특성의 상관관계를 모델링시키는 수단; 및

    시그널 생성 수단으로부터 생성된 시그널 및 모델링 수단에 의해 모델링화된 상관관계의 함수로서, 활성화 및 탈활성화 사이클 동안 평가할 부위에서의 조직의 수분함량을 평가하는 수단을 포함하는 시스템.
13. 제 12 항에 있어서,

    활성화 수단이 서미스터 수단을 주기적으로 활성화시키고 탈활성화시켜 평가할 부위의 조직 온도를 주기적으로 증가 및 강하시키는 수단을 포함하며;

    시그널 생성 수단이, 각각의 활성화 및 탈활성화 사이클 동안 서미스터 수단을 활성화시키는데 사용된 전력 및 평가할 부위에서 조직의 하나 이상의 열적 특성의 함수로서, 각각의 활성화 및 탈활성화 사이클 동안 시그널을 생성시키는 수단을 포함하고;

    조직의 수분함량을 평가하는 수단이, 각각의 활성화 및 탈활성화 사이클에서 시그널 생성 수단으로부터 생성된 시그널, 및 모델링 수단에 의해 모델링화된 상관관계의 함수로서, 각각의 활성화 및 탈활성화 사이클에서 평가할 부위의 조직의 수분함량을 평가하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 시스템.
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 시그널 생성 수단이 평가할 부위에서 조직의 열전도율 및 서미스터 수단을 활성화시키는데 사용되는 전력의 함수로서 시그널을 생성시키는 수단을 포함함을 특징으로 하는 시스템.
15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 시그널 생성 수단이 평가할 부위에서 조직의 열확산 및 서미스터를 활성화시키는데 사용되는 전력의 함수로서 시그널을 생성시키는 수단을 포함함을 특징으로 하는 시스템.
16. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 서미스터 수단이, 조직의 수분함량을 평가할 부분에서 조직으로 침입적으로(invasively) 삽입되기에 적합한 프로브, 및 평가 부위의 조직과 접촉하도록 프로브상에 탑재된 하나 이상의 서미스터를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
17. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 서미스터 수단이, 조직의 수분함량을 평가할 부분에서 조직의 표면과 열접촉하기에 적합한 비침입성(noninvasive) 프로브 및 평가할 부위의 조직과 접촉하도록 프로브상에 탑재된 하나 이상의 서미스터를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
18. 살아있는 조직의 수분함량을 모니터링하는 시스템으로서,

    수분함량을 정량할 부위에서 조직의 표면과 접촉하기에 적합한 프로브;

    조직 표면과 열접촉하기에 적합한 프로브상의 서미스터;

    서미스터를 주기적으로 활성화시키고 탈활성화시켜, 서미스터가 조직 표면과 접촉할 경우 정량할 부위의 조직 온도를 주기적으로 증가 및 하락시키는 수단;

    서미스터를 활성화시키는데 사용된 전력의 함수로서 각각의 활성화 및 탈활성화 사이클 동안 시그널을 생성시키는 수단;

    조직의 수분함량을 조직 전도율과 상호관련시키는 수단; 및

    각각의 활성화 및 탈활성화 사이클에서 시그널 생성 수단에 의해 생성된 시그널 및 상호관련 수단에 의해 성립된 상관관계의 함수로서, 각각의 활성화 및 탈활성화 사이클에서 정량할 부위의 수분함량을 정량하는 수단을 포함하는 시스템.
19. 조직의 수분함량을 평가하는 시스템으로서,

    선택된 부위에서 조직을 열적 활성화시키는 수단;

    조직의 수분함량을 조직의 수분함량의 함수로서 변화는 조직의 열적 특성에 관련시키는 수단;

    선택된 부위에서 조직의 열적 특성의 함수로서 유도된 열 반응을 나타내는 수단; 및

    관련 수단에 의해 성립된 상관관계, 선택된 부위에서 조직을 활성화시키기는데 사용된 에너지 및 선택된 부위의 조직에서 유도된 열반응의 함수로서, 선택된 부위에서 조직의 수분함량을 나타내는 수단을 포함하는 시스템.
20. 조직의 수분함량을 평가하는 시스템으로서,

    평가할 조직을 가열시키는 수단;

    조직의 수분함량의 함수로서 변하는 조직 고유의 열적 특성과 조직의 수분함량을 관련시키는 모델링 수단;

    평가할 조직에서 고유의 열적 특성의 함수로서 유도된 열반응 및 평가할 조직을 가열시키는 가열 수단에 사용된 전력의 함수로서, 시그널을 생성시키는 수단; 및

    시그널 생성 수단에 의해 생성된 시그널 및 모델링 수단에 의해 성립된 상관관계의 함수로서, 평가되는 조직의 수분함량을 나타내는 시그널을 생성시키는, 시그널 생성 수단 및 모델링 수단과 소통되는 수단을 포함하는 시스템.
21. 조직의 수분함량를 평가하는 시스템으로서,

    평가할 조직과 열적 소통되기에 적합한 서미스터;

    서미스터를 가열시키고, 서미스터를 가열시키는데 사용된 전력 및 서미스터의 증가된 온도와 함수 관계에 있는 시그널을 생성시키는 제어 수단;

    조직의 열전도율을 조직의 수분함량에 관련시키는 수단; 및

    제어 수단에 의해 생성된 시그널 및 관련 수단에 의해 성립된 상관관계의 함수로서 평가되는 조직의 수분함량을 나타내는 시그널을 생성시키는, 제어 수단 및 관련 수단과 소통되는 수단을 포함하는 시스템.
22. 조직의 수분함량을 평가하는 시스템으로서,

    평가할 조직과 열적 소통되기에 적합한 서미스터;

    서미스터를 가열하기 위한 활성화 수단;

    조직의 열전도성을 조직의 수분함량에 관련시키는 수단; 및

    관련 수단에 의해 성립된 상관관계, 서미스터를 가열하는데 사용된 에너지, 및 서미스터의 증가된 온도의 함수로서, 평가되는 조직의 수분함량을 나타내는 수단을 포함하는 시스템.