DE3787466T2

DE3787466T2 - Gerät zur untersuchung der leberfunktion.

Info

Publication number: DE3787466T2
Application number: DE87907339T
Authority: DE
Inventors: Kunio Osaka Works Of Sum Awazu; Masahiko Osaka Works Of Kanda
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1986-11-05
Filing date: 1987-11-04
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2007-11-05
Also published as: IL84356A0; WO1988003386A1; NO882978L; EP0298122A4; ES2006219A6; HU206255B; NO178091C; FI98487C; KR960008908B1; FI883202A0; EP0298122B1; NO178091B; EP0298122A1; US4905703A; FI98487B; MX161742A; AU605521B2; IL84356A; HUT47418A; NO882978D0

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leberfunktions-Testeinrichtung. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Leberfunktions-Testeinrichtung zur automatischen Durchführung von Test-/Diagnose-Messungen der Leberfunktion durch Injektion eines Kennzeichnungsfarbstoffes, der selektiv nur von der Leber auf genommen und abgebaut wird, in das Blut und durch Messung einer Blutplasma-Abbaurate sowie deren Zurückhalterate.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Im allgemeinen wurde die Blutplasma-Abbaurate und die Zurückhalterate durch ein Verfahren der Blutsammlung unter Verwendung von Indocyaningrün (im folgenden als ICG bezeichnet) gemessen, das als Kennzeichnungsfarbstoff dient. Entsprechend diesem Verfahren wird einer Testperson eine intravenöse ICG-Injektion beigefügt, um dreimal nach Ablauf von 5, 10 und 15 Minuten nach der Injektion eine Blutsammlung durchzuführen, wobei nach Gerinnung eines Blutklumpens Blutserum abgetrennt wird, so daß die Absorption bei einer Wellenlänge von 805 nm mit einem Spektralphotometer gemessen wird, um die ICG-Konzentrationswerte in dem Blutserum nach Ablauf von 5, 10 und 15 Minuten aus einer vorher aufgenommenen Kalibrierungskurve (entsprechende ICG-Konzentration im Blut in Abhängigkeit von der Absorption) zu erhalten und dabei die Blutplasma Abbaurate und die Zurückhalterate zu berechnen. In den letzten Jahren wurde häufig ein Verfahren verwendet, bei dem die Menge der ICG-Injektion verändert wurde, um die Blutplasma- Abbaurate mehrere Male zu messen, um dabei einen Index zu erhalten, der einen Betrag RMAX der Leberzellfunktion (maximaler Abbau) ausdrückt.
In der Veröffentlichung Nr. 58649/1985 in "Japanese Patent Publication Gazette" wurde bereits ein Verfahren zur Messung der Blutplasma-Abbaurate und der Zurückhalterate ohne die Durchführung einer Blutsammlung vorgeschlagen. Gemäß diesem Verfahren wird Licht auf die Körperoberfläche eines Organismus gerichtet, der dann Licht einer Wellenlänge mit hoher ICG-Absorptionsempfindlichkeit und Licht einer Wellenlänge überträgt, bei der im wesentlichen keine ICG-Absorptionsempfindlichkeit besteht. Die entsprechenden Mengen übertragenen Lichtes werden gemessen, um die Blutplasma- Abbaurate und die Zurückhalterate aus der Zeitänderung (Farbstoff-Abbaukurve) der Lichtmengen zu erhalten.
Bei dem oben genannten ersten Verfahren der Blutsammlung ist es notwendig, die Blutsammlungszeit nach der Injektion richtig zu messen. Die Zeit ist jedoch bei einem tatsächlichen Test nicht genau gemessen worden, wobei der Ablauf einer derartigen Messung kompliziert war. Weiterhin wurde die Testperson durch die Blutsammlung schweren psychischen und physischen Belastungen ausgesetzt. Außerdem erfordert das Verfahren der Messung des Indexes RMAX zur mehrfachen Messung der Blutplasma-Abbaurate unter Änderung der Menge der ICG-Injektion eine über 10-malige Blutsammlung, wobei die Belastungen der Testperson weiter gesteigert werden.
Entsprechend dem zweiten Meßverfahren ohne Blutsammlung, wie es in der Veröffentlichung Nr. 58649/1985 in "Japanese Patent Publication Gazette" offenbart ist, wird das Ausgangssignal eines Sensors, der wirklich an einem Organismus angebracht ist, unter dem Einfluß z. B. wie einer Blutfluß-Störung verändert, die durch ein zusammendrücken eines Blutgefäßes, Schwingungen des Organismus, der Gegenstand der Messung ist, den Puls in dem Organismus, die Änderung des Blutvolumens in dem Lebendgewebe (das Blutvolumen in jedem Teil des Lebendgewebes wird durch das bloße vertikale Bewegen eines Armes verändert) usw. verursacht, wobei eine richtige Farbstoff-Abbaukurve nicht erhalten werden kann. Folglich können die aus der Kurve erhaltenen Blutplasma-Abbaurate und die Zurückhalterate nicht als richtig betrachtet werden.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Dementsprechend ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leberfunktion-Testeinrichtung bereitzustellen, die Artefakte wie z. B. eine Blutflußstörung, Schwingungen eines Organismus, den Puls in dem Organismus und einer Änderung des Blutvolumens in dem Lebendgewebe zu beseitigen, um eine richtige Messung zu ermöglichen.
Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Leberfunktions-Testeinrichtung zum Testen der Leberfunktion bereit, wie sie in Anspruch 1 bestimmt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einer derartigen Leberfunktions-Testeinrichtung wird ein Koeffizient einer Simulationsfunktion, die als Zeitfunktion dient, unter Verwendung des Verfahrens der kleinsten Fehlerquadrate auf der Grundlage des ermittelten Wertes in Korrelation mit der Konzentration des Kennzeichnungsfarbstoffes erhalten.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Blutplasma-Abbaurate des Kennzeichnungsfarbstoffes auf der Basis der erhaltenen Koeffizienten der Simulationsfunktion festgestellt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Zurückhalterate des Kennzeichnungsfarbstoffes in einem vorbestimmten Zeitbereich auf Grundlage des erhaltenen Koeffizienten der Simulationsfunktion festgestellt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Index, der den Betrag RMAX der Leberzellfunktion ausdrückt, auf Grundlage des erhaltenen Koeffizienten der Simulationsfunktion festgestellt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.
Somit werden erfindungsgemäß erstes Licht einer Wellenlänge, die von dem Kennzeichnungsfarbstoff absorbiert wird, der dem Blut von Lebendgewebe dosiert zugeführt wurde, um von der Leber aufgenommen und entfernt zu werden, und zweites Licht einer Wellenlänge, die nicht von dem Farbstoff absorbiert wird, auf das Lebendgewebe gerichtet, wobei erste und zweite photoelektrische Umwandlungssignale entsprechend dem ersten Licht und dem zweiten Licht, die von dem Lebendgewebe erhalten wurden, abgetastet werden, so daß ein Koeffizient eines Regressionskurvenausdruckes zwischen den ersten und zweiten photoelektrischen Umwandlungssignalen auf Grundlage von veränderlichen Bestandteilen im Blut bestimmt wird, die in den abgetasteten ersten und zweiten photoelektrischen Umwandlungssignalen zur Durchführung einer Biokalibrierung enthalten sind, um einen Wert zu berechnen, der mit der Konzentration des Kennzeichnungsfarbstoffes in dem Blut auf Grundlage eines Abtastsignals während eines vorbestimmten zeitbereiches nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit nach der Injektion des Kennzeichnungsfarbstoffes und des bestimmten Koeffizienten des Regressionskurvenausdruckes korreliert ist. Somit können Artefakte wie eine Blutflußstörung, Schwingung und Pulsierung eines Organismus usw. bei der Anbringung eines Sensors an einem Organismus durch Biokalibrierung entfernt werden, um den Wert zu berechnen, der mit der Konzentration des Kennzeichnungsfarbstoffes korreliert ist. Somit wird die richtige Zeitbehandlung einer Abbaukurve des Kennzeichnungsfarbstoffes ermöglicht, um richtige Daten zu erhalten. Weiterhin können die Blutplasma-Abbaurate, die Zurückhalterate, ein Index, der den Gesamtbetrag der Leberzellfunktion ausdrückt usw. genauer nicht nur von mehreren Proben gemäß dem herkömmlichen Blutkorrektur-Verfahren, sondern von einer großen Anzahl von Daten der Abbaukurve bestimmt werden, um dabei die Verläßlichkeit der Daten zu verbessern.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der folgenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung von Einzelheiten der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
Es zeigen:
Fig. 1 bis 4 Diagramme zur Darstellung des Prinzips der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Blockdarstellung des Aufbaus einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 den Zeitablauf zur Bestimmung der Lichtmengen der Wellenlängen λ&sub1; und λ&sub2; nach Durchtritt durch einen bestimmten optischen Weg in einem Meßobjekt;
Fig. 7 Daten, die in einem RAM gespeichert sind, wie er in Fig. 5 gezeigt ist;
Fig. 8A bis 8D Flußdiagramme zur konkreten Darstellung des Betriebes der Ausführungsform, wobei Fig. 8A eine Daten-Abtast-Unterroutine, Fig. 8B einen Biokalibrierungsmodus, Fig. 8C einen Initialisierungsmodus und Fig. 8D einen Meßmodus zeigen;
Fig. 9-12 beispielhafte Anzeigen eines in Fig. 5 gezeigten Anzeigenmittels;
Fig. 13 ein Beispiel einer Abbaukurve eines Kennzeichnungsfarbstoffes, die gemäß der vorliegenden Erfindung gemessen wurde;
Fig. 14 und 15 Ergebnisse von Lichtmengendaten L&sub1; und L&sub2;, eine Abbaukurve, eine Blutplasma-Abbaurate und eine 15-Minuten-Zurückhalterate, die gemäß der vorliegenden Erfindung gemessen wurden;
Fig. 16 bis 19 Diagramme zur Darstellung von Wirkungen der vorliegenden Erfindung;
Fig. 20 Daten, die in einem RAM gespeichert sind, der in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 21A und 21B Flußdiagramme zur Darstellung des Betriebes eines Meßmodus bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und Fig. 22 bis 24 Diagramme zur Darstellung des Betriebes einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG

Bevor Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erklärt werden, wird zunächst das Prinzip der Biokalibrierung beschrieben, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Die Fig. 1 bis 4 sind Diagramme zur Darstellung des Prinzips der Biokalibrierung bei der vorliegenden Erfindung.
Es wird angenommen, daß die Symbole I&sub1; und I&sub2; Lichtmengen bezeichnen, die eine Wellenlänge λ&sub1;, die von einem Kennzeichnungsfarbstoff stark absorbiert wird, und eine Wellenlänge λ&sub2; besitzen, die nicht von dem Kennzeichnungsfarbstoff Farbstoff absorbiert wird, und auf das Lebendgewebe auftreffen, und daß die Symbole L&sub1; und L&sub2; Lichtmengen nach Durchtritt durch einen vorgeschriebenen optischen Weg in dem Lebendgewebe bezeichnen. Die Beziehungen zwischen den eintreffenden Lichtmengen I&sub1; und I&sub2; und den hindurchtretenden Lichtmengen L&sub1; und L&sub2; bei Injektion des Kennzeichnungsfarbstoffes sind die folgenden:
(1) logI&sub1;/L&sub1; = kg&sub1; * Cg * Vb + f&sub1;(Cb, Vb) + γt&sub1;
(2) logI&sub2;/L&sub2; = f&sub2; (Cb, Vb) + γt&sub2;.
Die entsprechenden Koeffizienten und Variablen sind in Fig. 1 gezeigt. Die Symbole f&sub1; und f&sub2; stellen Funktionen dar, die durch die Kennwerte des Blutes bei den Wellenlängen λ&sub1; und λ&sub2; bestimmt werden.
Andererseits sind die Beziehungen zwischen den auftreffenden Lichtmengen I&sub1; und I&sub2; und den hindurchtretenden Lichtmengen L&sub1; und L&sub2; vor Injektion des Kennzeichnungsfarbstoffes die folgenden:
(3) logI&sub1;/L&sub1; = f&sub1; (Cb, Vb) + t&sub1;
(4) logI&sub2;/L&sub2; = f&sub2; (Cb, Vb) + t&sub2;.
Die Beziehung zwischen den hindurchtretenden Lichtmengen L&sub1; und L&sub2; vor der tatsächlichen Injektion des Kennzeichnungsfarbstoffes wird gemessen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wobei die in Fig. 3 gezeigte lineare Beziehung besteht. Dies sind die Daten im Fall der Anbringung eines Sensors an einem Organismus und der Fluktuation des Blutvolumens in dem Organismus. Es wurde festgestellt, daß die derartige Linearität eine Reproduzierbarkeit ohne einen Individual- Unterschied besitzt.
Damit erscheinen die Ausdrücke (3) und (4) wie folgt:
(5) logL&sub1; = AlogL&sub2; + B.
Dabei kann dasselbe unter Verwendung der Ausdrücke (3) und (4) wie folgt ausgedrückt werden:
(6) logI&sub1; - {f&sub1;(Cb, Vb) + γt&sub1;} = A [logI&sub2; - {f&sub2;(Cb, Vb) + γt&sub2;}] + B
wobei Cb die Blutkonzentration in einer Probe und Vb das Blutvolumen in der Probe darstellen.
Eine Funktion c, die durch Multiplikation der Konzentration des Kennzeichnungsfarbstoffes mit dem Blutvolumen in der Probe und dem Absorptionskoeffizienten des Kennzeichnungsfarbstoffes unter Verwendung der Ausdrücke (1) und (2) nach der Injektion des Kennzeichnungsfarbstoffes erhalten wurde, kann wie folgt ausgedrückt werden:
(7) C =logL&sub1; - [AlogL&sub2; + B].
Die Funktion C wird aus dem Ausdruck (7) wie folgt erhalten:
(8) C = logI&sub1; - kg * Cg * Vb - f&sub1;(Cb, Vb) + γt&sub1; - A[logI&sub2; - {f&sub2;(Cb, Vb) + γt&sub2;}] - B.
Mit dem Ausdruck (6) erhalten wir:
(9) C = - kg * Cg * Vb.
Daher ist es verständlich, daß ein Signal der Funktion C unter Verwendung von Fig. 3 als eine Biokalibrierungskurve erhalten werden kann.
Gemäß der Funktion C kann jedoch, obwohl der Koeffizient kg konstant ist, angenommen werden, daß das Blutvolumen Vb in jedem Teil von Zeit zu Zeit geändert wird, wodurch auch, wenn das Blutvolumen Vb in einer bestimmten durch den einmal angebrachten Sensor erzeugten Probe geändert wird, der Betrag des Kennzeichnungsfarbstoff im Verhältnis zu diesem verändert wird, obwohl die Farbstoffkonzentration unverändert bleibt. Dies ist in typischerweise in Fig. 4 gezeigt.
Unter Bezug auf Fig. 4 wird angenommen, daß den Wert der Funktion C nach Verlauf von t&sub1; Minuten darstellt. Das in der vorbestimmten Probe enthaltene Blut, das nach Verlauf von t&sub1; + Δt Minuten erhalten wird, ist im Volumen geändert, wobei sich ein Beobachtungspunkt von E auf E' verschiebt. Angenommen, daß Δt genügend geringer als eine Minute ist, so kann die Konzentration des Kennzeichnungsfarbstoffes in dem Blut nach Verstreichen von t&sub1; Minuten als identisch mit der nach dem Verstreichen von t&sub1; Δt Minuten betrachtet werden. Entsprechend der Funktion c erfolgt jedoch die Änderung von C = auf C' = . Es gilt C ≠ C', weshalb eine bestimmte Korrektur durchgeführt werden muß. Daher kann durch Normierung von DE und D'E' bei dem Punkt L&sub1;&sub0; die wegen der Fluktuation des Blutvolumens auftretende Fluktuation der Farbstoff-konzentration korrigiert - werden. Wenn der Kennzeichnungsfarbstoff injiziert wird, so wird nur ein Signal gemäß logL&sub1; verändert, so daß es zum Beispiel bei einem Punkt E liegt. Zu diesem Zeitpunkt wird zur Funktion C, wie es in dem Ausdruck (9) gezeigt ist. Das Blutvolumen Vb in dem Ausdruck (9) kann dahingehend interpretiert werden, daß es durch bezeichnet wird, weshalb bei Normierung der Y-Koordinate eines Punktes A wie L&sub1;&sub0; dasselbe wie folgt ausgedrückt wird.
Folglich kann ein Signal Cg, das der Konzentration des Kennzeichnungsfarbstoffes entspricht, aus den Ausdrücken (7) und (10) wie folgt erhalten werden:
Unter Verwendung des Verfahrens der kleinsten Fehlerquadrate wird die Funktion Cg einer Simulationskurve bei Zeitänderung des o. g. Rechnungsergebnisses Cg wie folgt ausgedrückt
wobei t die nach der Injektion des Kennzeichnungsfarbstoffes verstrichene Zeit und die Symbole A und B Konstanten darstellen.
Die Konstanten A und B werden aus dem obigen Ausdruck (12) erhalten. Die Blutplasma-Abbaurate k und die T-Minuten-Zurückhalte-Rate R% werden wie folgt ausgedrückt:
wobei T die nach der Injektion verstrichene Zeit darstellt, die charakteristisch die Aufnahme des Kennzeichnungsfarbstoffes in der Leber ausdrückt.
Während die in der vorliegenden Erfindung verwendete Biokalibrierung oben beschrieben wurde, wird im folgenden eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der die oben genannte Biokalibrierung verwendet wird.
Fig. 5 ist eine schematische Blockdarstellung, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, Fig. 6 ist ein Zeitbild zur Bestimmung der Lichtmengen der Wellenlängen λ&sub1; und λ&sub2; nach Hindurchtritt durch einen vorbestimmten optischen Weg in einem Meßobjekt und Fig. 7 zeigt Daten, die in einem in Fig. 5 gezeigten RAM gespeichert sind.
Eine Leberfunktions-Testeinrichtung wird durch ein Sensorteil 10 und ein Messungsverarbeitungsteil 20 gebildet, siehe Fig. 5. Der Sensorteil 10 enthält eine erste Lichtquelle 11, eine zweite Lichtquelle 12, ein Licht-Empfangselement 13 und einen Vorverstärker 14. Die erste Lichtquelle 11 und die zweite Lichtquelle 12 erzeugen jeweils entsprechend optische Impulse einer Wellenlänge λ&sub1; mit einer starken Absorption des Kennzeichnungsfarbstoffes und optische Impulse einer Wellenlänge λ&sub2; ohne Absorption. Das Licht-Empfangselement 13 empfängt Licht, das von den Lichtquellen 11 und 12 auf das Lebendgewebe 15 gerichtet wurde, um durch einen bestimmten optischen Weg hindurchzutreten. Die Lichtquellen 11 und 12 werden durch den Messungs-Verarbeitungsteil 20 angesteuert, um jeweils entsprechend wechselweise Licht im Impulsbetrieb zu emittieren.
Der Messungs-Verarbeitungsteil 20 enthält eine CPU 34, die als Arithmetikmittel wirkt. Die CPU 34 legt über einen I/O-Anschluß 32 ein Startsignal an einen Oszillator-Schaltkreis 24 und an einen Zeitschaltkreis 23. Der Oszillator-Schaltkreis 24 schwingt gleichmäßig, um ein bestimmtes Taktsignal zu erzeugen. Dieses Taktsignal und das oben genannte Startsignal werden verwendet, um zu den Zeitpunkten TM&sub1;' und TM&sub2;'' gemäß Fig. 6 von einem Konstantstromschaltkreis 21 über den Zeitschaltkreis 23 und einen Decoder 22 konstante Ströme i&sub1; und i&sub2; an die erste Lichtquelle 11 und die zweite Lichtquelle 12 anzulegen.
Das von der ersten Lichtquelle 11 emittierte Licht und das von der zweiten Lichtquelle 12 emittierte Licht treten durch den vorbestimmten optischen Weg in dem Lebendgewebe 15 hindurch, um auf das Licht-Empfangselement 13 auf zutreffen. Ein von dem Licht-Empfangselement 13 erzeugter Strom wird an den Vorverstärker 14 angelegt, um einer Strom-Spannungs-Umwandlung unterzogen zu werden, während er verstärkt wird, um an das Messungs-Verarbeitungsteil 20 angelegt zu werden. Das Ausgangssignal von dem Vorverstärker 14 wird von einem in dem Messung-Verarbeitungsteil 20 vorgesehenen Verstärker 16 bis zu einem Pegel innerhalb eines bestimmten Bereiches verstärkt, wobei ein Ausgangssignal wie VPD gemäß Fig. 6 erhalten wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers 16 wird auf Grundlage eines Zeitsignals TM&sub2;', das in Fig. 6 gezeigt ist und durch den Zeitschaltkreis 23 und einen Decoder 25 erzeugt wird, von einem Abtast- und Halteschaltkreis 28 abgetastet und gehalten.
Das Signal, das derart abgetastet und gehalten wurde, wird mittels eines Multiplexers 29 ausgewählt und mit einem A-D-Wandler 30 in ein Digitalsignal umgewandelt, um mit einem Datenhalteschalter 31 verarbeitet (data-latching) zu werden. Zu diesem Zeitpunkt werden der Multiplexer 29, der A-D Wandler 30 und der Datenhalteschalter 31 mit dem Zeitschaltkreis 23 und dem Decoder 26 zeitgesteuert.
Die geschalteten Daten werden mit einem Dekoder 27 durch ein Auswahlsignal zeitgesteuert, das von der CPU 34 durch den I/O-Anschluß 32 ausgegeben wird, um als digitale Signale L&sub1; und L&sub2; in einen RAM 35 eingegeben zu werden. Der I/O-Anschluß 32 ist mit einem Summer 33 verbunden, der die zeitliche Abstimmung zur Injektion des Kennzeichnungsfarbstoffes bekanntgibt. Weiterhin ist die CPU 34 mit dem RAM 35, einem ROM 36, einem Anzeigeteil 37 und einem Betriebsteil 28 verbunden. Der RAM 35 ist dazu vorgesehen, Daten zu speichern, wie sie in Fig. 7 gezeigt sind und wie sie im folgenden beschrieben werden, wobei der ROM 36 Programme speichert, die auf Flußdiagrammen basieren, die in den Fig. 8A-8D gezeigt sind und im folgenden beschrieben werden. Das Anzeigeteil 37 zeigt Daten an, wie es in den Fig. 9-12 gezeigt ist und wie es im folgenden beschrieben wird. Ein Drucker 38 ist dazu vorgesehen, das Ergebnis eines Leberfunktions-Testes auszudrucken.
Der Funktionsteil 39 enthält eine Alarm-LED 40, eine Kalibrierungstaste 41, eine Starttaste 42 und eine Drucktaste 43. Die Alarm-LED 40 ist zur Anzeige einer Warnung, wenn die Verläßlichkeit des Testergebnisses gering ist, und die Kalibrierungstaste 41 zum Setzen eines Biokalibrierungsmodus vorgesehen, während die Starttaste 42 zur Auslösung des Starts eines Meßmodus und die Drucktaste 43 zur Auslösung des Ausdrucks des Testergebnisses vorgesehen sind.
Bei dem oben genannten, in Fig. 5 gezeigten, beispielhaften Aufbau wird das Licht, das von den ersten und zweiten Lichtquellen 11 und 12 zum Durchtritt durch den vorbestimmten optischen Weg in dem Lebendgewebe 15 emittiert wird, von einem einzelnen Licht-Empfangselement 13 empfangen. Die Anordnung ist jedoch auf dieses nicht beschränkt, sondern es können Licht-Empfangselemente entsprechend den ersten und zweiten Lichtquellen 11 und 12 als Lichtquellenmittel vorgesehen sein, um jeweils entsprechend die Ausgangssignale der entsprechenden Licht-Empfangselemente abzutasten, um dabei die entsprechenden Abtastausgangssignale von der CPU 34 in einem Time-sharing-Betrieb zu lesen. Ersatzweise kann eine einzelne Lichtquelle als Lichtquellenmittel vorgesehen sein, die gemeinsam Licht mit einer Wellenlänge λ&sub1;, die von dem Kennzeichnungsfarbstoff absorbiert wird, und Licht mit einer Wellenlänge λ&sub2;, die von diesem nicht absorbiert wird, emittiert, wobei zwei Filter zur individuellen Übertragung des Lichtes der entsprechenden Wellenlänge und Licht- Empfangselemente entsprechend denen der Filter vorgesehen sind.
Fig. 7 stellt Daten dar, die in dem in Fig. 5 gezeigten RAM gespeichert sind, wobei die Fig. 8A-8D Flußdiagramme zur Darstellung des konkreten Betriebes des Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung sind, während die Fig. 9-12 Veranschaulichungen von Beispiel-Anzeigen auf dem in Fig. 5 gezeigten Anzeigeteil und Fig. 14 eine Veranschaulichung einer Beispiel-Abbaukurve des Kennzeichnungsfarbstoff Farbstoffes sind, wobei die Blutplasma-Abbaurate und die T-Minuten- Zurückhalterate R% mit der vorliegenden Erfindung gemessen wurden.
Unter Bezug auf die Fig. 5, 8A bis 8D und 14, wird im folgenden die konkrete Betriebsweise des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung enthält einen Datenabtastmodus, einen Biokalibrierungsmodus, einen Initialisierungsmodus und einen Meßmodus, wobei die Fig. 8A, 8B, 8C und 8D jeweils entsprechend die Betriebsabläufe in diesen Moden zeigen.
Zunächst wird darauf hingewiesen, daß der Datenabtastmodus, wie er in Fig. 8A gezeigt ist, als Unterroutine im Kalibrierungsmodus und im Meßmodus ausgeführt wird, wie es im folgenden beschrieben wird. Die Schritte (in den Figuren als SP abgekürzt) SP11 bis SP16 sind dazu vorgesehen, Lichtmengen eines Wellenlängenpaares λ&sub1; und λ&sub2; nach Durchtritt durch ein Meßobjekt abzutasten und diese in dem RAM 35 abzuspeichern. Im einzelnen gibt dabei die CPU 34 bei dem Schritt SP11 das Startsignal von einer in Fig. 5 gezeigten Leitung über den I/O-Anschluß 23 aus. Die Werte L&sub1; und L&sub2; werden mit dem Startsignal datengeschaltet, wie es oben beschrieben wurde. Die CPU 34 wartet, bis die Daten bei dem Schritt SP12 gehalten werden.
Dann gibt die CPU 34 beim Schritt SP13 über den I/O-Anschluß 32 das Auswahlsignal an eine in Fig. 5 gezeigte Auswahlleitung, um beim Schritt SP14 die Daten von L&sub1; durch den I/O-Anschluß 32 zu lesen, um diese dabei in einem Speicherbereich 8a1 des RAM 35 zu speichern wie es in Fig. 7 gezeigt ist.
In ähnlicher Weise speichert die CPU 34 bei den Schritten SP15 und SP16 die Daten von L2 in einem Speicherbereich 8a2 des RAM 35.
Nach Vervollständigung der oben genannten Operation beim Schritt SP16 kehrt die CPU 34 zu dem Ausgangsschritt zurück. Dies wird unter Bezug auf Fig. 8B, die den Biokalibrierungsmodus zeigt, und Fig. 8D beschrieben, die den Meßmodus zeigt.
Fig. 8B zeigt das Betriebs-Flußdiagramm des Biokalibrierungsmodus, der bei Stromanschluß der Einrichtung oder nach Vervollständigung der Operation des in Fig. 8D Meßmodus gestartet wird, wie es im folgenden beschrieben wird. Bei einem Schritt SP21 läßt die CPU 34 den Biokalibrierungsmodus auf dem Anzeigeteil erscheinen. Diese Anzeige zeigt, daß die Einrichtung in den Biokalibrierungsmodus eintritt, und weist auf die Anbringung des Fühlerteils 10 hin, wie es als Beispiel in Fig. 9 gezeigt ist. Entsprechend diesem Hinweis bringt ein Betreiber das Fühlerteil 10 an dem Lebendgewebe 15 an.
Anschließend wartet die CPU 34, bis die Kalibrierungstaste 41 bei einem Schritt SP22 betätigt wird. Wenn die Kalibrierungstaste 41 betätigt wird, rückt die CPU 34 zu einem Schritt SP23 vor, um die Daten-Abtast-Unterroutine auszuführen, wie sie in Fig. 8A gezeigt ist und oben beschrieben wurde.
Dann steuert die CPU 34 den Konstantstrom-Schaltkreis 21, der in Fig. 5 gezeigt ist, so daß die Daten L&sub1; und L&sub2;, die bei dem Schritt SP 23 gelesen werden, sich in den Bereichen der Lichtmengendaten LMAX und LMIN befinden, die in den Speicherbereichen 8b1 und 8b2 des RAM 35 gespeichert sind. Die CPU 34 speichert dann die Strom-Einstellwerte i&sub1;, i&sub2; in den Speicherbereichen 8c1 und 8c2 in dem RAM 35. Danach fließen die Ströme i&sub1;, i&sub2; gleichmäßig zu den Lichtquellen 11 und 12. Die Initialisierungsoperation für die zuvorgenannten Ströme wird mit weiteren Einzelheiten unter Bezug auf Fig. 8C beschrieben.
Dann betätigt die CPU 34 bei einem Schritt SP25 den Summer, um eine Information darüber abzugeben, daß die Leistungs-Einstellung abgeschlossen ist. Die folgenden Schritte SP26 bis SP29 sind als ein Flußdiagramm zur Durchführung der obengenannten Biokalibrierung gezeigt. Genauer gesagt, tastet die CPU 34 die Werte von L&sub1; und L&sub2; n-mal jeweils entsprechend bei den Schritten SP26, SP27 ab, um CL&sub1;(1) bis CL&sub1;(n) in Speicherbereichen 8d1 bis 8dn und CL&sub2;(1) bis CL&sub2;(n) in den Speicherbereichen 8e1 bis 8en abzuspeichern. Bei dem folgenden Schritt SP28 führt die CPU 34 eine Regressionskurven-Analyse in Bezug auf log CL&sub1; (I) and logCL&sub2;(I) (I = 1 to n) entsprechend dem folgenden Operationsausdruck aus:
logCL&sub1;(I) = A logCL&sub2;(I) + B.
Die CPU 34 ermittelt die Werte A und B in dem obigen Operationsausdruck, einen Korrelationskoeffizienten r&sub1; und den Maximalwert von CL&sub1;(I) (I = 1 bis n) wie CL&sub1;&sub0;, um diesen jeweils entsprechend in den Speicherbereichen 8f1, 8f2, 8f3 und 8f4 in dem RAM 35 abzuspeichern.
Dann bestimmt die CPU 34 beim Schritt SP29, ob der Korrelationskoeffizient r&sub1; mindestens 0.998 beträgt oder nicht, um die Verläßlichkeit der Biokalibrierung zu prüfen, wobei sie zu einem Schritt SP30 vorrückt, wenn dieser geringer als 0.998 ist, um die Alarm-LED 40 zu erleuchten und zu dem Schritt SP22 zurückgekehrt, um erneut die Biokalibrierung durchzuführen. Andererseits rückt die CPU 34 zu dem in Fig. 8D gezeigten Meßmodus vor, wenn eine Teststellung gemacht wurde, daß der Korrelationskoeffizient R&sub1; mindestens 0.998 beträgt. Der hierbei verwendete Wert 0.998 für den Korrelationskoeffizienten r&sub1; ist ein bloßes Beispiel, das durch die Leistungswerte der gesamten Einrichtung bestimmt wird. Während des n-maligen Datenabtastens beim Schritt SP26 hebt und senkt die Testperson ihre Hand bzw. drückt diese mit dem Sensor zusammen, um das Blutvolumen in dem Organismus zu ändern.
Mit Bezug auf Fig. 8C wird die zuvor genannte Initialisierungsoperation bei dem Schritt SP24 , wie es in Fig. 8B gezeigt ist, im folgenden mit mehr Einzelheiten beschrieben.
Die Lichtmengendaten L1 und L2 des Lichtes der Wellenlängen λ&sub1; und λ&sub2; werden in den Speicherbereichen 8a1 und 8a2 des RAM 35 gespeichert. Bei einem Schritt SP241 speichert die CPU 34 die Werte von L&sub1; und L&sub2; jeweils entsprechend als L0λ&sub1; und L0λ&sub2; in den Speicherbereichen 8h1 und 8h2 in dem RAM 35. Dann führt die CPU 34 die Schritte SP242 bis SP249 aus, um die Einstellwerte der Ströme zu justieren, die von dem Konstantstrom-Schaltkreis 21 fließen, so daß L0λ&sub1; und L0λ&sub2; zwischen den Lichtmengendaten LMAX und LMIN (LMAX > LMIN) gesetzt werden, die in den Speicherbereichen 8b1 und 8b2 der RAM 35 gespeichert sind.
Genauer gesagt rückt die CPU 34 zum Schritt SP243 vor, wenn beim Schritt SP242 L0λ&sub1; größer als LMAX ist, um den Strom- Einstellwert i&sub1; auf einen kleinen Wert zur erneuten Durchführung der Schritte SP23 und SP241 zu setzen, wobei eine erneute Bestimmung bei dem Schritt SP242 durchgeführt wird, ob L0←&sub1; größer als LMAX ist oder nicht. Wenn L0λ&sub1; kleiner als LMAX ist, so rückt die CPU 34 zu dem Schritt SP244 vor, um zu bestimmen, ob L0λ&sub1; geringer als LMIN ist oder nicht. Wenn L0λ&sub1; geringer als LMIN ist, so erhöht beim Schritt SP245 die CPU 34 den Wert des Strom-Einstellwertes i&sub1;, um zu dem oben erwähnten Schritt SP23 zurückzukehren. Diese Operation wird wiederholt, um den Strom-Einstellwert i&sub1; so einzustellen, daß L0λ&sub1; zwischen LMAX und LMIN liegt.
Dann wird bei den Schritten SP246 und SP249 in gegenüber den Schritten SP242 bis SP245 ähnlicher Weise der Strom-Einstellwert i&sub2; so eingestellt, daß L0λ&sub2; zwischen LMAX und LMIN liegt. Somit werden die Strom-Einstellwerte i&sub1; und i&sub2;, die abschließend bei den Schritten SP243 bis SP249 eingestellt wurden, in den Speicherbereichen 8c1 und 8c2 des RAM 35 gespeichert.
Unter Bezug auf Fig. 8D wird im folgenden der Meßmodus beschrieben. Bei einem Schritt SP41 erzeugt die CPU 34 eine Anzeige auf dem Anzeigeteil 37 zur Injektion des Kennzeichnungsfarbstoffes. Entsprechend dieser Anzeige wird auf die Injektion des Kennzeichnungsfarbstoffes, wie ICG, hingewiesen, wie es als Beispiel in Fig. 10 gezeigt ist. Entsprechend der Anzeige bereitet der Bediener die Injektion des Kennzeichnungsfarbstoffes für die Testperson vor. Bei einem Schritt SP42 wartet die CPU 34, bis die Starttaste 42 betätigt ist. Nach Feststellung, daß die Starttaste 42 betätigt ist, zeigt bei einem Schritt SP 43 die CPU 34 die Zeitabstimmung für die Injektion des Kennzeichnungsfarbstoff an, während der Summer 33 ertönt. Dies wird z. B. wie in Fig. 11 gezeigt ist, als 1 → 2 → 3 → 4 → 5 angezeigt, so daß die Meßperson den Kennzeichnungsfarbstoff nach Anzeige von "5" injiziert. Die CPU 34 erzeugt einen ersten Ton des Summers 33 bei den Anzeigen von "1", "2", "3" und "4", während von dem Summer 33 bei Anzeige von "5" ein anderer Ton erzeugt wird.
Nach Erzeugung des Tons und der Anzeige injiziert die Meßperson den Kennzeichnungsfarbstoff. Die CPU 34 setzt bei einem Schritt SP44 als Startwert des Zeitgebers eine "0". Dann führt die CPU 34 bei einem Schritt SP45 ein Datenabtastprogramm durch, das durch die oben unter Bezug auf Fig. 8A beschriebene Unterroutine gebildet wird. Dann werden die Abtastdaten in den Speicherbereichen 8a1 und 8a2 des RAM 35 jeweils entsprechend als L&sub1; und L&sub2; gespeichert. Bei einem Schritt SP46 führt die CPU 34 eine Operation auf Grundlage des folgenden Operationsausdruckes unter Verwendung des Koeffizienten A, B und CL&sub1;&sub0; durch, die in den Speicherbereichen 8f1, 8f2 und 8f4 des RAM 35 in dem Biokalibrierungsmodus gespeichert wurden, wie es oben unter Bezug auf Fig. 8B beschrieben wurde, um Cg(I) in einem Speicherbereich 8g1 des RAM 35 zu speichern:
Der Wert von Cg(I) wird auf dem Anzeigeteil 37 bei einem Schritt SP46 in einer Form gezeigt, wie es als Beispiel in Fig. 12 dargestellt ist. In Fig. 12 zeigt die Abszissenachse die nach der Injektion des Kennzeichnungsfarbstoff verstrichene Zeit und die Koordinatenachse den Wert von Cg(I) an. Angenommen, daß die Abtastzahl einer Abbaukurve des Kennzeichnungsfarbstoff darstellt, daß das Symbol I ganze Zahlen von 1 - anzeigt und daß Ts eine Meßzeit der Abbaukurve darstellt, so beträgt die einzelne Abtastzeit ITM = Ts/(m - 1). Diese fällt natürlich im Falle von I = 1 mit der Injektionszeit des Kennzeichnungsfarbstoffes zusammen. Bei einem Schritt SP47 wartet die CPU 34 während dieser Abtastzeit ITM.
Nach Verstreichen dieser Bereitschaftszeit entscheidet die CPU 34 bei einem Schritt SP48, ob größer als in ist oder nicht. Die CPU 34 rückt zu einem Schritt CP49 vor, wenn größer als ist, während dieselbe erneut zu dem Schritt SP45 zurückkehrt, um die Abtastung zu wiederholen, wenn der erste Wert geringer als der letzte ist. Die in den Speicherbereichen 8g1 bis 8gm des RAM 35 gespeicherten Daten Cg(I) ziehen eine Abbaukurve des Kennzeichnungsfarbstoffes wie es als Beispiel in Fig. 13 gezeigt ist, wobei deren Anstiegsflanke bestimmt wird, so daß Daten, die dieser vorhergehen, als Grundlinienwerte von den entsprechenden Werten von Cg(I) abgezogen werden, um erneut in den Speicherbereichen 8g1-8gm gespeichert zu werden. Es versteht sich von selbst, daß L&sub1; bis L&sub2; beim Schritt SP45 m-malig gemittelte Durchschnittswerte gebildet werden, um die Genauigkeit der Messung zu erhöhen.
Dann bestimmt die CPU 34 bei einem Schritt SP51 unter Verwendung des Verfahrens der kleinsten Fehlerquadrate die konstanten A und B in einer Simulationskurve gemäß:
in Bezug auf die Daten zwischen den Zeiten T&sub1; bis T&sub2; (0 < T&sub1; < T&sub2; < Ts) mit den Daten Cg(I), die in den Speicherbereichen 8g1 bis 8gm gespeichert sind.
Dann führt die CPU 34 bei einem Schritt SP52 die Bestimmung der Blutplasma-Abbaurate k = -B&sub0; und der T-Minuten-Zurückhalte-Rate R% = eBoT durch, um die Werte und R% zu berechnen. Die so berechneten Werte und R% werden jeweils entsprechend in den Speicherbereichen 8j1 und 8j2 des RAM 35 gespeichert. Zu diesem Zeitpunkt bestimmt die CPU 34 mit dem Verfahren der kleinsten Fehlerquadrate einen Korrelationskoeffizienten r&sub2;, um den so ermittelten Korrelationskoeffizienten r&sub2; in einem Speicherbereich 8j3 des RAM 35 abzulegen. Die CPU 34 erzeugt weiterhin einen Endton des Summers 33.
Weiterhin läßt die CPU 34 die Werte und R% auf dem Anzeigeteil 26 in einer Form erscheinen, die als Beispiel in Fig. 12 gezeigt ist. Dann bestimmt die CPU 34 bei einem Schritt SP53, ob der Korrelationskoeffizient r&sub2; geringer als z. B. -0.95 ist oder nicht. Diese Bestimmung wird durchgeführt, um den Korrelationsgrad zu testen, da die Korrelation verbessert wird, wenn sich der Korrelationskoeffizient r&sub2; dem Wert -1 nähert. Der Wert -0.95 wird vorläufig zwischen 0 und -1 ausgewählt, wobei die Verläßlichkeit der Einrichtung verbessert wird, wenn der Wert sich -1 nähert.
Wenn der Korrelationskoeffizient r&sub2; z. B. größer als -0.95 ist, so stellt die CPU 34 bei dem Schritt SP54 fest, daß die Zuverlässigkeit ungenügend ist, um die Alarm-LED 40 zu erleuchten. Wenn andererseits der Korrelationskoeffizient geringer als z. B. -0.95 ist, so rückt die CPU 34 bei dem Schritt SP53 zu einem Schritt SP55 ohne Aufleuchten der Alarm-LED 44 vor, da die Messung zuverlässig ist. Bei dem Schritt SP55 bestimmt die CPU 34, ob die Drucktaste 43 betätigt ist oder nicht, um, falls die Feststellung "Ja" beinhaltet, den Drucker 38 die Werte und R% ausdrucken zu lassen.
Falls es notwendig ist, so läßt die CPU 34 auch die in den Speicherbereichen 8g1 bis 8gn des RAM 35 gespeicherten, charakteristischen Farbstoff-Abbau-Kurven von Cg (I) drucken, um dann zu dem Biokalibrierungsmodus vorzurücken, wie er in Fig. 8B gezeigt ist. Auch wenn bei dem Schritt SP55 eine Feststellung getroffen wurde, daß die Drucktaste 43 nicht betätigt ist, rückt die CPU 34 zu dem Kalibrierungsmodus vor.
Fig. 14 zeigt das Ergebnis eines Meßexperiments der in Fig. 5 gezeigten Leberfunktions-Testeinrichtung. Der Sensorteil 10 war an einer linken Fingerspitze eines männlichen Patienten mit einer Leberkrankheit (Alter: 60, Gewicht: 48 kg) angebracht, wobei in die Vene seiner rechten Ellbogenbeuge intravenös eine wäßrige Lösung injiziert wurde, die 24 mg von ICG (0.5 mg pro kg) enthält. Fig. 15 zeigt die zeitliche Änderung von L&sub1;, L&sub2; im Falle der Verwendung einer lichtemittierenden Diode der Wellenlänge λ&sub1; = 810 nm als die erste Lichtquelle 11 und eine lichtemittierende Diode der Wellenlänge λ&sub2; = 940 nm als die zweite Lichtquelle 12.
Der Wert , der aus der ICG Abbau-Kurve berechnet wurde, betrug 0.125, wie es in Fig. 14 gezeigt ist, und der Wert R% betrug 13%, während damit im wesentlichen übereinstimmend der Wert k, der mit dem herkömmlichen Blutsammlungsverfahren gemessen wurde, 0.124 und der Wert R% 12.8% betrug. Fig. 15 zeigt auch Rohdaten von L&sub1; und L&sub2;. Es ist aus Fig. 14 klar verständlich, daß das Blutvolumen in dem Organismus schwankte.
Die Fig. 16-19 zeigen Ergebnisse von Experimenten zur Darstellung von Wirkungen, die mit der vorliegenden Erfindung erzielt wurden.
Fig. 16 zeigt über 15 Minuten zeitliche Änderungen der Intensitätspegel der ersten und des zweiten Lichtmengen, die durch das Lebendgewebe 15 von den Lichtquellen 11 und 12 hindurchtreten, während das Lebendgewebe 15 sich in einem Ruhezustand befindet. Wird bloß die Differenz (L&sub1;-L&sub2;) zwischen dem ersten und dem zweiten Licht festgestellt, so schwankt die Grundlinie stark gemäß der Kennkurve in Fig. 17. Wenn die Schwankung des Blutvolumens durch die erfindungsgemäße Biokalibrierung korrigiert wird, so ist die Grundlinie im wesentlichen stabil, wie es durch die Kennkurve in Fig. 17 gezeigt ist.
Fig. 18 zeigt über 15 Minuten Zeitänderungen der Intensitätspegel der ersten und der zweiten Lichtmengen, die durch das Lebendgewebe 15 von den Lichtquellen 11 und 12 hindurchtreten, wenn der Körper der Testperson bewegt wird, um das Blutvolumen stark zu verändern. Wenn die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Licht mit einer derart starken Schwankung berechnet wird, so schwankt die Grundlinie stark, wie es durch die Kennkurve in Fig. 19 gezeigt wird. Wenn die Schwankung des Blutvolumens mit der erfindungsgemäßen Biokalibrierung korrigiert wird, so wird die Grundlinie wesentlich stabilisiert, wie es durch die Kennkurve in Fig. 19 gezeigt ist.
Bei dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung im Falle der Berechnung des Koeffizienten der Simulationsfunktion unter Verwendung des Verfahrens der kleinsten Fehlerquadrate auf Grundlage des Wertes angewendet, der mit der Konzentration des Kennzeichnungsfarbstoffes in dem Blut korreliert ist, um dabei die Blutplasma-Abbaurate und die Zurückhalte-Rate R% zu berechnen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern weiterhin auf den Fall der Ermittlung der Kennzahl RMAX auf Grundlage des o. g. Koeffizienten, wie er erhalten wurde, anwendbar. Im folgenden wird ein derartiges Ausführungsbeispiel beschrieben.
Fig. 20 stellt Daten dar, die in einem RAM gespeichert sind, der in einer Einrichtung zur Messung der Kennzahl RMAX und der Kennzahl rMAX vor gesehen ist.
Die Einrichtung zur Messung der Kennzahl RMAX und der Kennzahl rMAX ist im Aufbau identisch zu der, die in Fig. 5 gezeigt ist, wobei jedoch der RAM 35 mit Speicherbereich 8k1 bis 8k6 und 811 und 812 anstelle der in Fig. 7 gezeigten Speicherbereiche 8j1 bis 8j3 versehen ist, wie es in Fig. 20 gezeigt ist.
Die Fig. 21A und 21B sind Flußdiagramme zur Darstellung eines Meßmodus zur Messung der Kennzahl RMAX, und die Fig. 22 bis 24 sind Diagramme zur Darstellung der Betriebsweise zur Messung der Kennzahl RMAX und der Kennzahl rMAX.
Ein Datenabtastmodus bei der Messung der Kennzahl RMAX ist identisch zu dem in Fig. 8A und ein Biokalibrierungsmodus ist identisch zu dem in Fig. 8B gezeigten, wobei die Initialisierungsoperation identisch mit der in Fig. 8C gezeigten ist. Bei Ausführung des Meßmodus, wie er in den Fig. 21A und 21B gezeigt ist, sind die Schritte SP41 bis SP51 und SP53 bis SP56 identisch mit denen, die in Fig. 8D gezeigt sind, so daß folglich eine redundante Beschreibung unterlassen wird.
Um die Kennzahl RMAX und die Kennzahl rMAX zu messen, ist es notwendig, Funktionen von Simulationskurven der zeitlichen Änderung von Berechnungsergebnissen in mindestens zwei oder mehr Blöcken unter Verwendung des Verfahrens der kleinsten Fehlerquadrate zu berechnen, um Koeffizienten k des Kennzeichnungsfarbstoffes gemäß den entsprechenden Blöcken auf Grundlage der Funktionen zu berechnen, wie es in Fig. 22 gezeigt ist.
Dann berechnet die CPU 34 bei einem Schritt SP51 Konstanten A&sub1; und B&sub1; zwischen den Zeiten T&sub1; bis T&sub2; in einem Block in gegenüber dem obigen Ausführungsbeispiel ähnlicher Weise. Bei einem Schritt SP57 berechnet die CPU 34 k&sub1; aus k&sub1; = B&sub1;, während ein Korrelationskoeffizient rg1 berechnet wird, um diesen dann in den Speicherbereichen 8k1 und 8k2 des RAM 35 zu speichern. In ähnlicher Weise berechnet die CPU 34 bei einem Schritt SP58 Konstanten A&sub2; und B&sub2; zwischen den Zeiten T&sub3; und T&sub4; in einem Block, wobei ein Koeffizient k&sub2; und ein Korrelationskoeffizient rg2 bei einem Schritt SP59 berechnet wird, um diesen in den Speicherbereichen 8k3 und 8k4 zu speichern. Die CPU 34 berechnet bei einem Schritt SP60 weiterhin Konstanten A&sub3; und B&sub3;, wobei ein Koeffizient k&sub3; und ein Korrelationskoeffizient rg3 bei einem Schritt SP61 berechnet wird, um diesen in den Speicherbereichen 8k5 und 8k6 zu speichern. Dann berechnet die CPU 34 bei einem Schritt SP62 die Kennzahl RMAX.
Die Zeiten T&sub1; bis T&sub6; und die Koeffizienten k&sub1; bis k&sub3; werden, wie in Fig. 22 gezeigt, in Beziehung aufgezeichnet. Die CPU 34 setzt voraus, daß Cg1, Cg2 und Cg3 Werte darstellen, die Konzentrationswerten des Kennzeichnungsfarbstoffes zu den Zeiten T&sub1;, T&sub3; und T&sub5; entsprechen, um den in Fig. 23 gezeigten Kurvenzug anzuzeigen. In Fig. 23 ist die Abszissenachse durch 1/Cg und die Ordinatenachse durch 1/k gekennzeichnet. Auf Grundlage dieser Daten berechnet die CPU 34 unter Verwendung des Verfahrens der kleinsten Fehlerquadrate mit dem folgenden Operationsausdruck die Werte und :
1/k&sub1; = a(1/Ci) + b
(i = 1, 2 . . . m, m ≥ 2, wenn i = 1 einen ersten Block darstellt).
Anschließend berechnet die CPU 34 entsprechend dem folgenden Operationsausdruck die Kennzahl RMAX, um diese dann in den Speicherbereich 811 des RAM 35 zu speichern:
RMAX = 1/b.
Mit anderen Worten enthält die Anordnung zur Ermittlung einer Kennzahl (RMAX), die den Gesamtumfang der Leberzellfunktion ausdrückt, Mittel zur Injektion des Kennzeichnungsfarbstoffes, die ein vorbestimmtes Zeitintervall der gleichförmigen Verteilung des Kennzeichnungsfarbstoffes in dem Blut in eine Vielzahl von Blöcken unterteilt, um Koeffizienten Ai und Bi auf Grundlage von Simulationsfunktionen Cg = Ai e Bit (i = 1, 2, . . . , m, m = 2, wenn i = 1 einen ersten Block darstellt) in den entsprechenden Blöcken und Werte von Cg zu Startzeiten der entsprechenden Blöcke als Ci zu erhalten, wobei angenommen wird, daß ki = Bi beträgt, und wobei eine Regressionskurvenanalyse auf Grundlage der so erhaltenen Koeffizienten ki und Ci durch einen Operationsausdruck gemäß (1/ki) = a(1/Ci) + b durchgeführt wird, um die Koeffizienten und zu erhalten, um dabei die Kennzahl RMAX auf Grundlage eines Operationsausdruckes gemäß RMAX = 1/b zu ermitteln.
Obwohl gemäß der obigen Ausführungsform drei Zeitblöcke vorgesehen sind, können derartige Zeitblöcke jede beliebige Anzahl betragen, sofern diese mindestens zwei beträgt, wobei die Genauigkeit verbessert wird, wenn die Zahl der Zeitblöcke gesteigert wird.
Obwohl 1/Cg&sub1;, 1/Cg&sub2; und 1/Cg&sub3; in der Abszissenachse gezeichnet sind, stellt dies eine vereinfachte Form dar, wobei die Kennzahl RMAX genauer durch die Berechnung des Koeffizienten A&sub1; auf der Grundlage des folgenden Operationsausdruckes unter der Annahme, daß der Koeffizient A&sub1; wie ein Koeffizient C&sub0;&sub1; ist, und der ähnlichen Berechnung der Koeffizienten C&sub0;&sub2; und C&sub0;&sub3; gemessen werden, um die in Fig. 22 gezeigten Daten zu erzeugen. Angenommen, daß T&sub1; = 5 min und die ICG-Dosis D&sub1; mg/kg betragen, so kann C0&sub1; D&sub1; entsprechen, D&sub2; gleich zu D&sub1; * C0&sub2;/C0&sub1; und D&sub3; gleich D&sub1; * C0&sub1;/C0&sub3; sein. D&sub1; kann vorher zu z. B. bei 2 mg/kg, als gerätespezifischer Wert festgesetzt sein oder durch verbindende Eingabemittel in die CPU 34 eingegeben werden.
Mit anderen Worten enthält die Anordnung zur Ermittlung einer Kennzahl (rMAX) die den Gesamtumfang einer Leberzellfunktion ausdrückt, Mittel zur Injektion des Kennzeichnungsfarbstoffes, die ein vorbestimmtes Zeitintervall gleichförmiger Verteilung des Kennzeichnungsfarbstoffes in dem Blut in eine Vielzahl von Blöcken unterteilten, um die Koeffizienten Ai und Bi auf Grundlage von Simulationsfunktionen gemäß Cg = Ai e Bit (i = 1, 2, . . . , m, m = 2, wenn i = 1 einen ersten Block darstellt) in den entsprechenden Blöcken zu erhalten und um auf Grundlage der so ermittelten Koeffizienten A&sub1; und der Dosismenge D&sub1; des Kennzeichnungsfarbstoffes Di mit einem Operationsausdruck gemäß Di = D&sub1; * Ai/A&sub1; zu erhalten, wobei vorausgesetzt wird, daß ki = -Bi ist, und wobei eine Regressionskurvenanalyse eines Operationsausdruckes gemäß (1/ki) = c(1/Di) + d auf Grundlage der ermittelten ki und Di durchgeführt wird, um die Koeffizienten und zu erhalten, um dabei die Kennzahl rMAX aus rMAX = 1/d zu ermitteln.
Die CPU 34, die die Kennzahl rMAX berechnet hat, speichert diese in den Speicherbereich 812 des RAM 35.
Entsprechend der oben beschriebenen, vorliegenden Erfindung wird das Lebendgewebe einer ersten Lichtmenge einer Wellenlänge, die von dem Kennzeichnungsfarbstoff absorbiert wird, der dem Blut des Lebendgewebes zugeführt wurde und von der Leber aufgenommen und entfernt wird, und einer zweiten Lichtmenge einer Wellenlänge ausgesetzt, die nicht von dem Farbstoff absorbiert wird, wobei erste und zweite photoelektrische Umwandlungssignale, die dem ersten und dem zweiten Licht entsprechen, die von dem Lebendgewebe erhalten wurden, derart abgetastet werden, daß der Koeffizient eines Regressionskurvenausdruckes zwischen den ersten und zweiten photoelektrischen Umwandlungssignalen auf Grundlage von variablen Komponenten im Blut bestimmt wird, die in den ersten und zweiten photoelektrischen Umwandlungssignalen enthalten sind, um dabei auf Grundlage eines Abtastsignales während einer vorbestimmten Zeitperiode nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit nach der Injektion des Farbkennzeichnungsfarbstoffes und des bestimmten Koeffizienten des Regressionskurvenausdruckes ein Wert berechnet wird, der mit der Konzentration des Kennzeichnungsfarbstoffes im Blut korreliert ist. Somit wird der Wert verarbeitet, der mit der Konzentration des Farbkennzeichnungsfarbstoffes korreliert ist, um durch eine Biokalibrierung Artifakte zu entfernen, die durch Blutflußstörungen und Schwingungen eines Organismus bei Anbringung eines Sensors an den Organismus verursacht werden, um dabei genauer die Leberfunktion zu testen und zu diagnostizieren.

GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT

Die Leberfunktions-Testeinrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung wird als eine Einrichtung zum Test/zur Diagnose der Leberfunktion unter Durchführung einer Biokalibrierung vor der Injektion eines Kennzeichnungsfarbstoffes, der selektiv von der Leber aufgenommen und entfernt wird, in das Blut zur Entfernung von Artifakten verwendet, wobei anschließend der Farbstoff in das Blut injiziert wird, um genauer die Blutplasma-Abbaurate und die Zurückhalte-Rate zu messen.

Claims

1. Leberfunktions-Testeinrichtung zum Testen der Leberfunktion, die umfaßt:

- Lichtquellenmittel (11, 22) zur Belichtung von Lebendgewebe mit einer ersten Lichtmenge einer Wellenlänge, die von einem Kennzeichnungsfarbstoff absorbiert wird, der in das Blut des Lebendgewebes eingeführt wird, um von der Leber aufgenommen und entfernt zu werden, und mit einer zweiten Lichtmenge einer Wellenlänge, die nicht von dem Kennzeichnungsfarbstoff absorbiert wird;

- photoelektrische Umwandlungsmittel (13) zur Ausgabe von ersten und zweiten photoelektrischen Umwandlungssignalen (L&sub1;, L&sub2;), die der ersten Lichtmenge und der zweiten Lichtmenge entsprechen, die auf das Lebendgewebe mit dem Lichtquellenmittel gerichtet wurden und von dem Lebendgewebe erhalten wurden;

gekennzeichnet durch Abtastmittel (28) zum vielfachen Abtasten der ersten und zweiten photoelektrischen Umwandlungssignale (L&sub1;, L&sub2;);

- Bestimmungsmittel (34) zur Bestimmung eines Korrelationskoeffizienten (r&sub1;) eines Regressionskurvenausdruckes zwischen den ersten und zweiten photoelektrischen Umwandlungssignalen auf Grundlage von variablen Komponenten im Blut, die in den ersten und zweiten photoelektrischen Umwandlungssignalen enthalten sind, die mit dem Abtastmittel abgetastet wurden, welches Mittel zur Ermittlung von konstanten A und B unter Durchführung einer Regressionskurvenanalyse gemäß dem folgenden Operationsausdruck umfaßt:

logCL&sub1; = A · logCl&sub2; + B

wobei vorausgesetzt wird, daß CL&sub1; und CL&sub2; abgetastete Werte der ersten und zweiten photoelektrischen Umwandlungssignale darstellen, die mit dem Abtastmittel in einem Kalibrierungsmodus vielfach abgetastet wurden, wobei ein Wert CL&sub1;&sub0; ermittelt wird, der den Maximalwert von CLi darstellt,

- Berechnungsmittel zur Bestimmung eines Wertes Cg (r), der mit der Konzentration des Kennzeichnungsfarbstoffes im Blut auf Grundlage der Konstanten A und B, des Maximalwertes CL&sub1;&sub0; und der Umwandlungssignale L&sub1;(I) und L&sub2;(I) entsprechend dem folgenden Operationsausdruck:

für diskrete Abtastpunkte (I) während eines vorbestimmten Zeitbereiches in einem Meßmodus nach Injektion des Kennzeichnungsfarbstoffes korreliert ist, wenn der Korrelationskoeffizient des Regressionskurvenausdruckes größer als ein vorbestimmter Wert ist.

2. Leberfunktions-Testeinrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin Koeffizienten-Berechnungsmittel zum Ermitteln eines Korrelationskoeffizienten (r&sub2;) einer durch

Cg = A&sub0; e Bot

gegebenen Simulationsfunktion enthält, wobei angenommen wird, daß den vorbestimmten Zeitbereich nach Injektion des Kennzeichnungsfarbstoff darstellt und wobei das Verfahren der kleinsten Fehlerquadrate auf Grundlage der Werte Cg(I) verwendet wird, die mit der Konzentration des Kennzeichnungsfarbstoff korreliert sind, welche durch das Arithmetikmittel berechnet werden.

3. Leberfunktions-Testeinrichtung nach Anspruch 2, die weiterhin Mittel zur Ermittlung einer Blutplasma-Abbaurate (k) des Kennzeichnungsfarbstoff auf Grundlage der Simulationsfunktion gemäß dem folgenden Operationsausdruck enthält: k = -Bo.

4. Leberfunktions-Testeinrichtung nach Anspruch 3, die weiterhin Mittel (37) zur Ausgabe der Blutplasma-Abbaurate (k) enthält, die mit den Mitteln zur Ermittlung der Blutplasma-Abbaurate erhalten wurde.

5. Leberfunktions-Testeinrichtung nach Anspruch 2, die weiterhin Mittel zur Ermittlung einer Halterate (R%) des Kennzeichnungsfarbstoffes in der vorbestimmten Zeit auf Grundlage der Simulationsfunktion entsprechend dem folgenden Operationsausdruck enthält:

R% = e Bot.

6. Leberfunktions-Testeinrichtung nach Anspruch 5, die weiterhin Mittel (37) zur Ausgabe der Zurückhalterate (R%) enthält, die mit dem Mittel zur Ermittlung der Zurückhalterate erhalten wurde.

7. Leberfunktions-Testeinrichtung nach Anspruch 2, die weiterhin Mittel zur Ermittlung einer Kennzahl (rMAX) enthält, die den Gesamtbetrag der Leberzellfunktion ausdrückt, wobei das Mittel zur Ermittlung der Kennzahl RMAX Mittel zur Injektion des Kennzeichnungsfarbstoffes enthält, das ein vorbestimmtes Zeitintervall gleichförmiger Verteilung des Kennzeichnungsfarbstoffes in dem Blut in eine Vielzahl von Blöcken unterteilt, um auf Grundlage von Simulationsfunktionen Cg = Ai e Bit (i = 1), 2, . . . , m, wobei m = 2, wenn i = 1 einen ersten Block darstellt), Koeffizienten Ai und Bi in den entsprechenden Blöcken zu ermitteln und um als Ci Werte von Cg zu Startzeiten der entsprechenden Blöcke zu ermitteln, wobei angenommen wird, daß ki = -Bi beträgt, und wobei eine Regressionskurvenanalyse auf Grundlage der erhaltenen Koeffizienten ki und Ci mit einem Operationsausdruck gemäß (1/ki) = a(1/Ci) + b durchgeführt wird, um Koeffizienten und zu erhalten, um dadurch die Kennzahl rMAX auf Grundlage eines Operationsausdruckes gemäß RMAX = 1/b zu ermitteln.

8. Leberfunktions-Testeinrichtung nach Anspruch 2, die weiterhin Mittel zur Ermittlung einer Kennzahl (rMAX) enthält, die den Gesamtbetrag einer Leberzellfunktion ausdrückt, wobei das Mittel zur Ermittlung der Kennzahl Mittel zur Injektion des Kennzeichnungsfarbstoffes enthält und ein vorbestimmtes Zeitintervall der gleichförmigen Verteilung des Kennzeichnungsfarbstoffes in dem Blut in eine Vielzahl von Blöcken unterteilt, um Koeffizienten Ai und Bi auf Grundlage der Simulationsfunktionen gemäß Cg = Ai e Bit (i = 1), 2, . . . , m, wobei m = 2, wenn i = 1 einen ersten Block darstellt), in den entsprechenden Blöcken zu ermitteln und um auf Grundlage des Koeffizienten Ai und der Lademenge D&sub1; des Kennzeichnungsfarbstoffes Di mit einem Operationsausdruck gemäß Di = D&sub1; * Ai/A&sub1; zu ermitteln, wobei angenommen wird, daß ki = -Bi beträgt, und wobei eine Regressionskurvenanalyse aus einem Operationsausdruck gemäß (1/ki) = c (1/Di) + d auf Grundlage der ermittelten Ki und Di durchgeführt wird, um Koeffizienten und zu erhalten, um dabei die Kennzahl rMAX gemäß rMAX = 1/d zu ermitteln.

9. Leberfunktions-Testeinrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin Informationsmittel (40) zur Abgabe einer Warnung enthält, wenn der Korrelationskoeffizient (r&sub1;), der von dem Mittel zur Berechnung des Korrelationskoeffizienten berechnet wird, größer als ein vorbestimmter Wert ist.

10. Leberfunktions-Testeinrichtung nach Anspruch 2, die weiterhin Informationsmittel (40) zur Abgabe einer Warnung enthält, wenn der Korrelationskoeffizient (r&sub2;) der Simulationsfunktion größer als ein vorbestimmter Wert ist.

11. Leberfunktion-Testeinrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin Betriebsauswahlmittel (41, 43) zur Auswahl eines Biokalibrierungsmodus zur Durchführung des Betriebsablaufes zur Bestimmung des Koeffizienten des Regressionskurvenausdruckes mit dem Bestimmungsmittel und eines Meßmodus zur Durchführung des Betriebsablaufes des mit der Konzentration des Kennzeichnungsfarbstoffes korrelierten Wertes mit dem Arithmetikmittel enthält.

12. Leberfunktions-Testeinrichtung nach Anspruch 11, die weiterhin Mittel (42) zur Aktivierung des Bestimmungsmittels in Reaktion auf die Anwahl des Biokalibrierungsmodus mit dem Betriebswahlmittel enthält.

13. Leberfunktions-Testeinrichtung nach Anspruch 11, die weiterhin Mittel (42) zur Aktivierung des Arithmetikmittels in Reaktion auf die Anwahl des Meßmodus mit dem Betriebswahlmittel enthält.

14. Leberfunktions-Testeinrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin Einstellmittel zur Einstellung von Intensitätspegeln der ersten Lichtmenge und der zweiten Lichtmenge enthält, die von den Lichtquellenmitteln emittiert werden, so daß die Pegel der ersten und zweiten photoelektrischen Umwandlungssignale innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegen.

15. Leberfunktions-Testeinrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin Kennzeichnungsmittel (33) zur Kennzeichnung des Zeitablaufes zur Injektion des Kennzeichnungsfarbstoffes in das Blut enthält.