WO2020070228A1

WO2020070228A1 - Verfahren und messvorrichtung zur nichtinvasiven optischen messung von eigenschaften von lebendem gewebe

Info

Publication number: WO2020070228A1
Application number: PCT/EP2019/076776
Authority: WO
Inventors: Vera Herrmann
Original assignee: Nirlus Engr AG
Current assignee: Nirlus Engr AG
Priority date: 2018-10-04
Filing date: 2019-10-02
Publication date: 2020-04-09
Anticipated expiration: 2021-04-04
Also published as: DE102018124531A1

Abstract

Es handelt sich um ein Verfahren zur nicht invasiven optischen Messung von Eigenschaften von lebendem Gewebe im Inneren eines Körpers (1), mit einer Messvorrichtung (2), die zumindest eine Lichtquelle (3) und einen Detektor (4) aufweist, wobei die Messvorrichtung oder zumindest ein Teil der Messvorrichtung gegen die Oberfläche, z. B. die Haut, des Körpers (1) gedrückt wird, wobei der Körper (1) mittels der Lichtquelle (3) mit Licht mit zumindest einer Lichtwellenlänge beleuchtet wird und wobei das aus dem Körper (1) rückgestreute Licht oder das durch den Körper (1) hindurchtretende Licht mit dem Detektor (4) erfasst und das Detektorsignal zur Bestimmung einer Eigenschaft des Gewebes ausgewertet wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass vor, während und/oder nach der Messung der optischen Eigenschaft der Anpressdruck der Messvorrichtung (2) gegen den Körper (1) kontrolliert wird.

Description

VERFAHREN UND MESSVORRICHTUNG ZUR NICHTINVASIVEN

OPTISCHEN MESSUNG VON EIGENSCHAFTEN VON LEBENDEM GEWEBE

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur nichtinvasiven optischen Messung (bzw. in-vivo-Messung) von Eigenschaften von lebendem Gewebe (einschließlich fließendem Blut) im Innern eines (menschlichen) Körpers, mit einer Messvorrichtung, die zumindest eine Lichtquelle und einen Detektor aufweist, wobei die Messvorrichtung oder zumindest ein Teil der Messvorrichtung gegen die Oberfläche, z. B. die Haut, des Körpers gedrückt wird, wobei der Körper mittels der Lichtquelle mit Licht mit zumindest einer Lichtwellenlänge beleuchtet wird und wobei das aus dem Körper rückgestreute Licht oder das durch den Körper hindurchtretende Licht mit dem Detektor erfasst und das Detektorsignal zur Bestimmung einer Eigenschaft des Gewebes oder zur Bestimmung mehrerer Eigenschaften des Gewebes ausgewertet wird. Bei dem Körper handelt es sich folglich bevorzugt um einen menschlichen Körper. Nichtinvasive Messung meint z. B. die nichtinvasive Messung der Konzentration von Blutbestandteilen in Blutgefäßen, z. B. die Messung der Hämoglobinkonzentration, der Sauerstoffsättigung, des Blutzuckergehaltes oder dergleichen. Die Erfindung umfasst aber auch die Messung in Gewebe außerhalb einer Blutbahn, z. B. im Zuge der in-vivo-Gewebeklassifizierung. Dabei wird Licht, z. B. einer oder mehrerer Laserlichtquellen in den Körper eingestrahlt und durch Messung und Auswertung des rückgestreuten Streulichtes werden die gesuchten Parameter auf verschiedenste Weise bestimmt. Dazu wird üblicherweise elektromagnetische Strahlung (z. B. Laserlichtstrahlung) aus dem sichtbaren Bereich und/oder dem Infrarotbereich verwendet, z. B. zwischen etwa 550 nm und 2.000 nm. Häufig wird zur

Optimierung der Messmethoden das rückgestreute Licht unter Einwirkung von Ultraschallstrahlung gemessen, um z. B. den Ort der Messung mit der Ultraschallstrahlung zu markieren. Ein Verfahren zur optischen Messung von Eigenschaften von fließendem Blut mittels Ultraschalllokalisierung ist z. B. aus der EP 1 601 285 B1 bekannt. Die Ultraschallstrahlung wird auf das Innere eines zentralen Blutgefäßes fokussiert und es werden außerdem eine Lichtquelle sowie eine benachbarte Detektionseinheit zum Erfassen des rückgestreuten Lichtes auf die Hautoberfläche über dem Blutgefäß derart positioniert, dass der Abstand zwischen Lichtquelle und der Mehrheit der Lichtrezeptoren der Detektions- einheit mit der Tiefe des untersuchenden Blutgewebes korrespondiert. Das Zielgewebe wird mit wenigstens zwei diskreten Lichtwellenlängen beleuchtet und das rückgestreute Licht wird gemessen. Das Ultraschallwellenfeld verursacht durch Wechselwirkung mit Blut und Gewebe Änderungen der optischen Eigenschaften, insbesondere des Reflexions- und Streuvermögens. Dies führt zu einer Modulation des rückgestreuten Lichtes mit der Frequenz der Ultraschallstrahlung, so dass sich im Zuge der Auswertung der modulierte Anteil extrahieren lässt.

Im Zusammenhang mit der Bestimmung der Blutglukosekonzentration wird in der DE 10 2006 036 920 B3 ein Verfahren zur spektrometrischen Bestimmung der Blutglukosekonzentration im pulsierend fließenden Blut beschrieben. Eine Umsetzung dieses Verfahrens zur nichtinvasiven in-vivo-Bestimmung der Glukosekonzentration setzt ergänzend eine nichtinvasive Bestimmung der Temperatur des Blutes voraus. Ein solches Verfahren zur nichtinvasiven, optischen Bestimmung der Temperatur eines Mediums innerhalb eines Körpers ist z. B. aus der DE 10 2008 006 245 A1 bekannt. Auch bei dieser optischen

Temperaturmessung kann der Ort der Messung im Innern eines Körpers, z. B. einer Blutbahn, mittels gepulster Ultraschallstrahlung markiert werden.

Eine Modifikation der beschriebenen Verfahren, die auf der Ultraschall- lokalisierung basieren, ist aus der WO 2015/177156 A1 bekannt. Auch dort wird der Körper zur Markierung eines Blutgefäßes mit Ultraschallstrahlung mit einer Ultraschallfrequenz bestrahlt, wobei der Körper mit dem Blutgefäß mit Licht mit zumindest einer Lichtwellenlänge beleuchtet und das rückgestreute Licht mit einem Detektor erfasst wird, wobei der außerhalb des Blutgefäßes aus dem Körper rückgestrahlte Lichtanteil mit einer Frequenz moduliert ist, welche der Ultraschallfrequenz entspricht. Der innerhalb des Blutgefäßes rückgestreute Lichtanteil ist aufgrund des Dopplereffektes im fließenden Blut mit einer um die Dopplerverschiebung gegenüber der Frequenz der Ultraschallstrahlung verschobenen Frequenz moduliert. Mit einer Auswerteeinheit kann aus dem an dem Detektor gemessenen Detektorsignal der mit der verschobenen Frequenz modulierte Signalanteil extrahiert werden. Bei diesem Verfahren ist gewährleistet, dass tatsächlich nur solche Lichtanteile des rückgestreuten Lichtes in die Auswertung einfließen, die tatsächlich aus dem Blut rückgestreut werden, da nur diese aufgrund des Dopplereffektes mit einer anderen Modulationsfrequenz moduliert sind, als die aus dem angrenzenden Gewebe rückgestreuten Lichtanteile. Damit ist eine präzise Markierung der Blutbahn möglich, und zwar unabhängig davon, ob mit fokussierter Ultraschallstrahlung gearbeitet wird oder nicht. Im Gegensatz zu dem aus der EP 1 601 285 B1 bekannten Verfahren wird bei dem aus WO 2015/177156 A1 bekannten Verfahren die Ultraschallstrahlung nicht zur zum Auffinden des Blutgefäßes verwendet, sondern die Ausnutzung des Dopplereffektes fließt auch unmittelbar in die Auswertung der optischen Messung ein.

Insgesamt sind verschiedene Verfahren zur nichtinvasiven, optischen Messung von Eigenschaften von lebendem Gewebe aus dem Stand der Technik bekannt, und zwar sowohl auf der Basis von Transmissionsmessungen als auch auf der Basis von Reflexionsmessungen. Bei der Umsetzung der bekannten Verfahren in die Praxis sind eine Vielzahl von Schwierigkeiten zu überwinden, die insbesondere die Übertragung der Messmethoden von Laborbedingungen auf den Praxiseinsatz betreffen, und zwar insbesondere dann, wenn die Messungen nicht nur unter Idealbedingungen von einem Arzt oder medizinisch geschultem Personal durchgeführt werden sollen, sondern auch die eigen- ständige Messung durch den Patienten selbst ermöglichen sollen. - Hier setzt die Erfindung ein.

Im Übrigen kennt man aus der US 2012/0190944 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur nichtinvasiven optischen Messung physiologischer Eigen- schäften, wobei das zu untersuchende Gewebe mit Licht beleuchtet und das transmittierte oder reflektierte Licht als Signal gemessen wird. Ergänzend wird der Druck gemessen, der auf die Messvorrichtung von dem Nutzer aufgebracht wird. Schließlich offenbart die US 7,672,701 B2 die nichtinvasive in-vivo-Messung zur Bestimmung der Blutzuckerkonzentration mittels Raman-Spektroskopie. Dabei kann mit Hilfe eines Drucksensors eine Messung des Anpressdruckes eines Fingers an die Betätigungsfläche der Vorrichtung erfolgen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das eine zuverlässige, nichtinvasive optische Messung von Eigenschaften von lebendem Gewebe im Innern eines Körpers ermöglicht und sich bevorzugt durch einen verbesserten Benutzungskomfort und/oder eine erhöhte Unempfindlichkeit gegenüber Fehlbedienungen auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren der eingangs beschriebenen Art, dass vor, während und/oder nach der Messung der optischen Eigenschaften der Anpressdruck der Messvorrichtung gegen den Körper kontrolliert wird, und zwar bevorzugt ebenfalls mit optischen Mitteln, so dass bei erhöhter Funktionalität der apparative Aufwand nicht oder nicht nennenswert erhöht wird.

Die Erfindung geht dabei zunächst einmal von der bekannten Erkenntnis aus, dass sich die bekannten optischen Verfahren grundsätzlich hervorragend zur nichtinvasiven optischen Messung von Eigenschaften von lebendem Gewebe im Innern eines Körpers eignen, und zwar sowohl auf Basis von Transmissionsmessungen als auch auf Basis von Reflexionsmessungen. Stets ist es zweckmäßig, eine Messvorrichtung, die zumindest eine Lichtquelle und einen Detektor aufweist, unmittelbar auf den Körper, z. B. auf die Haut, aufzusetzen, um einerseits das Licht einwandfrei in den Körper einzustrahlen und andererseits die durch den Körper hindurchtretenden Lichtanteile und/oder die aus dem Körper rückgestreuten Lichtanteile mit einem Detektor zu erfassen. Dabei hat die Erfindung erkannt, dass ein variierender Anpressdruck, der mit der Messvorrichtung auf den zu untersuchenden Körper und folglich auf das zu untersuchende Gewebe ausgeübt wird, die Messergebnisse beeinflussen kann. Sollen z. B. die Eigenschaften von fließendem Blut, z. B. die Sauerstoff- sättigung oder der Blutzuckergehalt, mit optischen Methoden untersucht werden, so kann ein variierender Anpressdruck der Vorrichtung die Verhältnisse in der Blutbahn und/oder in dem angrenzenden Gewebe beeinflussen und damit die Messung verfälschen. So verändern sich die Positionen bzw. die Orientierungen der streuenden Teilchen innerhalb der Blutbahn in der Regel pulsierend und führen damit zu pulsierend variierenden Absorptions- eigenschaften des Blutes, und zwar aufgrund der sich pulsierend ändernden

Dichte und der pulsierend ändernden Orientierung. Diese Verhältnisse werden z. B. durch einen veränderten Anpressdruck der Messvorrichtung beeinflusst und damit gestört. Es kann z. B. zu einem „Pulsverschwinden“ durch den Anpressdruck kommen. Außerdem kann eine erhöhte Dichte der Streuungs- Zentren im Gewebe durch den erhöhten Anpressdruck die Messung verändern. Es kann auch zu einem„Stau“ einer bestimmten„optischen Situation“ kommen, so dass dann im Zuge der Messung die ermittelten Werte nicht mehr den aktuellen Werten entsprechen. Vor diesem Hintergrund hat die Erfindung erkannt, dass eine Kontrolle des Anpressdrucks zweckmäßig ist, um insbesondere eine unzulässig hohe Beeinflussung der Messung durch einen zu hohen oder zu niedrigen Anpressdruck zu vermeiden. So kann in einer Steuereinheit der Messvorrichtung ein zulässiges Pressdruckintervall mit einem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert definiert werden und z. B. in der Steuereinheit hinterlegt werden. Ergibt sich im Zuge der Messung, dass der Pressdruck außerhalb des zulässigen Bereichs liegt, kann z. B. eine (nachfolgende) Messung der optischen Eigenschaften des Gewebes oder des Blutes unterbunden werden. Alternativ oder ergänzend kann ein Warnsignal ertönen. Darauf wird im Folgenden noch eingegangen. In besonders bevorzugter Ausführungsform erfolgt die Ermittlung bzw. die Kontrolle des Pressdrucks selbst ebenfalls mit optischen Mitteln. Dazu wird vorgeschlagen, dass zur Ermittlung bzw. Kontrolle des Anpressdrucks Licht mit zumindest einer Wellenlänge in den Körper eingestrahlt und die Intensität des aus dem Körper rückgestreuten oder durch den Körper hindurchtretenden Lichtes erfasst wird, wobei die Intensität von dem Pressdruck abhängt, so dass die gemessene Intensität den Anpressdruck repräsentiert. Damit besteht die Möglichkeit, z. B. ein zulässiges Intensitätsintervall mit einem unteren Grenz- wert und einem oberen Grenzwert zu definieren und z. B. in einer Steuereinheit der Messvorrichtung zu hinterlegen und auszuwerten, ob die gemessene

Intensität innerhalb oder außerhalb des zulässigen Intensitätsintervalls liegt. So kann die optische Messung zur Bestimmung der Gewebeeigenschaften unterbunden werden, sofern die im Zuge der Druckkontrolle gemessene Intensität außerhalb des Intensitätsintervalls liegt, d. h. die „eigentliche“ Messung wird nur zugelassen, wenn die bei der Druckkontrolle gemessene Intensität innerhalb des Intensitätsintervalls liegt. Alternativ oder ergänzend kann zusätzlich ein optisches und/oder akustisches Warnsignal erzeugt werden.

Die Erfindung hat dabei erkannt, dass sich die Intensität des transmittierten Lichtes und/oder die Intensität des rückgestreuten Lichtes hervorragend als Kontrollparameter für den Pressdruck bzw. Anpressdruck in derartigen Messungen eignet. Denn der Anpressdruck hat empfindlichen Einfluss auf das Streuvermögen des Gewebes. Mit erhöhtem Anpressdruck verringert sich der Anteil der Flüssigkeit im Gewebevolumen deutlich und die Konzentration der Streuzentren steigt in diesem Gewebevolumen und dieses resultiert in einem erhöhten Streukoeffizient. Dazu wird Licht eingestrahlt, das bevorzugt im infraroten und/oder sichtbaren Wellenlängenbereich liegt, das z. B. eine Wellenlänge von 500 nm bis 2.000 nm aufweist. Besonders bevorzugt wird für diese Pressdruckkontrolle Licht einer sogenannten isosbestischen Wellenlänge verwendet, z. B. Licht mit einer Wellenlänge von etwa 800 bis 810 nm, z. B. 805 bis 808 nm. Bei dieser Wellenlänge sind die Absorption und Rückstreuung unabhängig vom Beladungszustand mit Sauerstoff, da sich die

Absorptionskurven für Oxihämoglobin und Desoxihämoglobin schneiden. Auch die Absorptionskurven der anderen wesentlichen Bestandteile von Blut und/oder Gewebe weisen in diesem Bereich Absorptionsminima auf. Dieses hat zur Folge, dass sich durch die Änderung des Anpressdrucks vor allem das Streuvermögen des Gewebes verändert und damit eignet sich eine optische Messung in diesem Bereich besonders zur Pressdruckkontrolle. Die Veränderung der Transmission und Rückstreuung in diesem Wellen-

längenbereich ist ein Maß für die Streuzentrenkonzentration, wobei der Zusammenhang nicht linear, sondern negativ logarithmisch ist. Mit erhöhtem Pressdruck wird die Intensität des Lichtes in Transmissionsrichtung verringert und der Anteil des reflektierten Lichtes wird erhöht. Insgesamt ermöglicht die Messung der Intensität des Lichtes - entweder in Transmission oder in Reflexion - die Kontrolle des Pressdrucks, und zwar insbesondere bei Verwendung einer isosbestischen Wellenlänge, z. B. bei 805 bis 808 nm.

Für die jeweiligen optischen Messungen wird im Zuge einer Kalibrierung des Messsystems eine optimale Haltung der Messvorrichtung bzw. des Sensors bestimmt und z. B. ein zweckmäßiges Intensitätsintervall hinterlegt.

Die beschriebene optische Pressdruckkontrolle wird erfindungsgemäß im Zusammenhang mit einer optischen Messung der Eigenschaften von lebendem Gewebe, z. B. von Blut oder dergleichen, eingesetzt. Dabei kann auf die grundsätzlich bekannten Erkenntnisse zur nichtinvasiven optischen Messung von Eigenschaften von lebendem Gewebe, z. B. Blut, zurückgegriffen werden. Die Pressdruckkontrolle kann z. B. bei der Bestimmung der Sauerstoffsättigung von Blut verwendet werden. Außerdem kann sie bei der Untersuchung der Glukosekonzentration von Blut verwendet werden. Dabei können z. B. die in der EP 1 601 285 B1 , die EP 2 046 190 B1 , EP 3 170 446 A1 und WO 2015/177156 A1 beschriebenen Verfahren verwendet werden. Insbesondere können die optischen Messungen zur Bestimmung der jeweiligen Eigenschaften des Blutes bzw. des Gewebes mit den in diesen Veröffentlichungen beschriebenen Wellenlängen durchgeführt werden.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, dass für die Messung der optischen Eigenschaften des Gewebes/Blutes Licht einer anderen Wellenlänge verwendet wird als für die optische Pressdruckkontrolle. In diesem Fall können mehrere

Lichtquellen mit unterschiedlichen Wellenlängen oder zumindest eine Lichtquelle verwendet werden, die mehrere unterschiedliche Lichtwellenlängen erzeugt. Dabei kann gegebenenfalls mit ein und demselben Detektor gearbeitet werden, sofern dieser eine ausreichende Empfindlichkeit für die verschiedenen Lichtwellenlängen aufweist.

Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die optische Messung einerseits und die Pressdruckkontrolle andererseits mit ein und derselben Lichtwellen- länge und folglich auch mit ein und derselben Lichtquelle und demselben Detektor realisiert werden. So besteht z. B. die Möglichkeit, für die Messung der Glukosekonzentration in fließendem Blut ebenfalls (u. a.) eine Lichtwellenlänge im Bereich zwischen 790 nm und 850 nm, z. B. um etwa 805 nm bis 808 nm zu verwenden, bei der sich die beiden Absorptionskurven von Oxihämoglobin und Desoxyhämoglobin kreuzen, so dass bei dieser Wellenlänge die Absorption und damit auch der Anteil des rückgestreuten Lichtes unabhängig vom Beladungs- zustand mit Sauerstoff ist. Insofern kann auf die z. B. in der EP 3 170 446 A1 beschriebenen Erkenntnisse zurückgegriffen werden, wonach eine solche Wellenlänge als Indikator für die Glukosekonzentration verwendet werden kann. Interessant ist nun, dass mit ein und derselben Wellenlänge auch eine Pressdruckkontrolle möglich ist, da die bereits erwähnten Intensitätsgrenzen weit außerhalb der im Zusammenhang mit der optischen (physiologischen) Messung auftretenden Werte liegen.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Messvorrichtung zur nichtinvasiven optischen Messung von Eigenschaften von lebendem Gewebe im Innern eines Körpers nach einem Verfahren der beschriebenen Art. Die Messvorrichtung weist zumindest eine Lichtquelle, einen Detektor und eine Steuereinheit auf, wobei die Messvorrichtung oder zumindest ein Teil der Messvorrichtung gegen die Oberfläche des Körpers drückbar ist. Die Steuereinheit ist zur Durchführung

des beschriebenen Verfahrens eingerichtet. Das bedeutet, dass insbesondere in der Steuereinheit zumindest ein oberer Grenzwert und/oder ein unterer Grenzwert für einen minimal zulässigen Anpressdruck und/oder einen maximal zulässigen Anpressdruck bzw. für die den entsprechenden Anpressdruck jeweils repräsentierenden Messgrößen hinterlegt ist. Insofern sind als obere und untere Grenzwerte entsprechende Streu- oder Transmissionsintensitäten in der Steuereinheit hinterlegt. Die Steuereinheit ist nun so eingerichtet bzw. so programmiert, dass die Messvorrichtung eine optische Messung der Eigenschaften des Gewebes nur zulässt, wenn der ermittelte Anpressdruck bzw. die entsprechenden optischen Intensitäten, die den Anpressdruck repräsentieren, innerhalb des hinterlegten Bereichs liegt. Optional kann die Messvorrichtung eine optische Anzeige und/oder eine akustische Anzeige aufweisen, mit der z. B. ein Warnsignal erzeugbar ist, sofern der ermittelte Pressdruck bzw. die den Pressdruck repräsentierende Messgröße außerhalb des vordefinierten, zulässigen Intervalls liegt.

Die Messvorrichtung kann im Übrigen nicht nur eine Lichtquelle, sondern auch mehrere Lichtquellen, z. B. mehrere Laserdioden aufweisen. Bevorzugt wird kohärentes Laserlicht verwendet. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, nicht kohärentes Licht zu verwenden, und zwar insbesondere für die Lichtquelle, die für die Pressdruckkontrolle verwendet wird. Es kann z. B. kontinuierliche Laserstrahlung mit einer Dauerleistung in einer Größenordnung von 0,1 bis 10 mW, vorzugsweise 0,5 bis 2 mW, z. B. etwa 1 mW verwendet werden. Der Detektor wird an den entsprechenden Wellenlängenbereich angepasst. Bevorzugt wird ein Detektor verwendet, der sowohl für die Wellenlänge für die optische Messung als auch für die Wellenlänge für die Pressdruckkontrolle geeignet ist, so dass gegebenenfalls ein einziger Sensor verwendet wird. Dabei kann es sich z. B. um eine Si PIN-Diode handeln. Eine solche Diode wird insbesondere dann verwendet, wenn die Lichtquellen Licht in

einem Bereich des kleinen biologischen Fensters (700 nm bis 1.300 nm) erzeugen. Wird im erweiterten biologischen Fenster gearbeitet, kann z. B. eine InGaAs-Diode verwendet werden. Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch vereinfacht eine erfindungsgemäße Vorrichtung und Fig. 2 ein vereinfachtes Flussdiagramm zum Betrieb der Vorrichtung nach Fig. 1.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung dient der nichtinvasiven optischen Messung von Eigenschaften von lebendem Gewebe im Innern eines Körpers, z. B. der Bestimmung der Sauerstoffsättigung oder zur Bestimmung der Glukosekonzentration des Blutes oder zur Bestimmung von Eigenschaften des Gewebes (z. B. zur Gewebeklassifizierung). Die in Fig. 1 stark vereinfacht dargestellte Messvorrichtung 2 weist zumindest eine Lichtquelle 3 und zumindest einen Detektor 4 bzw. 4‘ auf. Diese Messvorrichtung 2 oder zumindest ein Teil der Messvorrichtung kann gegen die Oberfläche des angedeuteten Körpers 1 gedrückt werden. Dabei ist in Fig. 1 zum einen die Möglichkeit einer Reflexionsmessung dargestellt, d. h. der Detektor 4 ist in Reflexionsrichtung auf der gleichen Seite des Körpers 1 angedeutet, wie die Lichtquelle 3. In vereinfachter gestrichelter Darstellung ist optional eine Anordnung des Detektors 4‘ für eine Transmissionsmessung dargestellt.

Mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung kann z. B. vor der Messung der optischen Eigenschaft (z. B. der Sauerstoffsättigung oder der Blutzucker- konzentration) der Anpressdruck der Messvorrichtung 2 gegen den Körper 1

kontrolliert werden. Diese Kontrolle des Anpressdrucks erfolgt auf optischem Wege mit Hilfe der in Fig. 1 dargestellten Lichtquelle 3 und dem Detektor 4 sowie einer nicht dargestellten Steuereinheit. Es wird z. B. mit der Lichtquelle 3 Licht (z. B. Laserlicht) mit einer Wellenlänge von etwa 805 nm in den Körper eingestrahlt und mit Hilfe des Detektors 4 das rückgestreute Licht gemessen. Die Intensität l_r des rückgestreuten Lichtes (mit der Intensität l_t des transmittierten Lichtes) hängt von dem Anpressdruck ab, d. h. die gemessene Intensität repräsentiert den Anpressdruck. Dieses hängt damit zusammen, dass der Anpressdruck das Streuvermögen des Gewebes 1 beeinflusst. In der Steuereinheit der Messvorrichtung sind für die Intensität ein unterer Grenzwert I_min und ein oberer Grenzwert l_max hinterlegt, so dass mit der Steuereinheit ermittelt werden kann, ob die gemessene Intensität lt oder l_r innerhalb oder außerhalb des zulässigen Intensitätsintervalls liegt. Diese Vorgehensweise ist in Fig. 2 illustriert.

Nach dem Start wird die Lichtquelle 3 eingeschaltet (a) und mit Hilfe des Detektors 4 der rückgestreute Lichtanteil l_r (oder alternativ der transmittierte Lichtanteil l_t) mit dem Detektor 4‘ gemessen (b). Über die Steuereinheit erfolgt eine Prüfung, ob der ermittelte Intensitätswert lt bzw. I_r innerhalb des gespeicherten Intensitätsintervalls [I_min, Lax] liegt (c). Ist dieses der Fall, so schließt sich die optische Messung (d) der gewünschten Eigenschaften des Gewebes, z. B. die Messung der Sauerstoffsättigung oder die Messung der Blutglukosekonzentration an. Liegt der den Pressdruck repräsentierende Intensitätswert außerhalb des definierten Intensitätsintervalls, so erfolgt ein Warnsignal (e) und es wird diese optische Messung nicht zugelassen (f). Es besteht dann die Möglichkeit für den Nutzer, die Messvorrichtung in einer anderen Haltung an den Körper anzusetzen und die Messung zu wiederholen. Der in Fig. 2 dargestellte Algorithmus kann z. B. in der Steuereinheit hinterlegt sein.

Die Fig. 1 zeigt dabei lediglich die Komponenten, die für die Pressdruckkontrolle erforderlich sind. Bevorzugt sind die so erforderlichen Komponenten und die für die optische Untersuchung des Gewebes gegebenenfalls zusätzlich erforderlichen Komponenten (z. B. eine zusätzliche Lichtquelle und gegebenen- falls ein zusätzlicher Detektor) in ein einheitliches Gehäuse integriert, so dass die Pressdruckkontrolle Bestandteil der Messvorrichtung ist, die in grundsätzlich bekannter Weise für die Bestimmung der Eigenschaften des Gewebes/Blutes verwendet wird. Insbesondere kann eine solche Vorrichtung eine oder mehrere Lichtquellen für die Erzeugung verschiedener Lichtwellenlängen enthalten, um die jeweiligen Messungen zu ermöglichen. Die in Fig. 1 dargestellten Komponenten, insbesondere die Lichtquelle 3 und der Detektor 4 können aber gegebenenfalls auch sowohl für die Pressdruckkontrolle als auch für die optisch physiologische Messung verwendet werden.

Im Übrigen lässt sich die Erfindung auch mit solchen Messmethoden kombinieren, die auf der Markierung des Gewebes mit Ultraschallstrahlung basieren. In die Messvorrichtung 2 können folglich auch die erforderlichen Komponenten für eine derartige Ultraschalllokalisierung integriert werden. Dazu wird auf den Stand der Technik, z. B. die EP 1 601 285 B1 , die EP 3 170 446 A1 oder die WO 2015/177156 A1 verwiesen. Die in der Praxis für eine in Fig. 1 lediglich schematisch vereinfacht dargestellte Vorrichtung erforderlichen Komponenten (z. B. Stromversorgung und Leitungen, Steuerleitungen etc.) sind in Fig. 1 nicht gezeigt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur nicht invasiven optischen Messung von Eigenschaften von lebendem Gewebe im Inneren eines Körpers (1 ), mit einer Messvorrichtung (2), die zumindest eine Lichtquelle (3) und einen Detektor (4, 4‘) aufweist, wobei die Messvorrichtung oder zumindest ein Teil der Messvorrichtung gegen die Oberfläche, z. B. die Haut, des Körpers (1 ) gedrückt wird, wobei der Körper (1 ) mittels der Lichtquelle (3) mit Licht mit zumindest einer Lichtwellenlänge beleuchtet wird und wobei das aus dem Körper (1 ) rückge- streute Licht oder das durch den Körper (1 ) hindurchtretende Licht mit dem Detektor (4, 4‘) erfasst und das Detektorsignal zur Bestimmung einer Eigenschaft des Gewebes ausgewertet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass vor, während und/oder nach der Messung der optischen Eigenschaft der Anpressdruck der Messvorrichtung (2) gegen den Körper (1 ) kontrolliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung bzw. Kontrolle des Anpressdrucks Licht mit zumindest einer Wellenlänge in den Körper (1 ) eingestrahlt und die Intensität (l_r, lt) des aus dem Körper (1 ) rückgestreuten oder durch den Körper hindurchtretenden Lichtes erfasst wird, wobei die Intensität von dem Anpressdruck abhängt, so dass die gemessene Intensität (l_r, lt) den Anpressdruck repräsentiert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zulässiges

Intensitätsintervall mit einem unteren Grenzwert (l_min) und einem oberen Grenzwert (l_max) definiert und z. B. in einer Steuereinheit der Messvorrichtung (2) hinterlegt wird und dass ausgewertet wird, ob die gemessene Intensität (l_r, lt) innerhalb oder außerhalb des zulässigen Intensitätsintervalls (Imin, lmax) liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Messung zur Bestimmung der Gewebeeigenschaften unterbunden wird, sofern die gemessene Intensität (l_r, lt) außerhalb des Intensitätsintervalls (Imin, l_max) liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess- vorrichtung ein optisches und/oder akustisches Warnsignal erzeugt, sofern die gemessene Intensität (l_r, lt) außerhalb des Intensitätsintervalls (Imin, lmax) liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Messung der optischen Eigenschaften Licht mit zumindest einer ersten Wellenlänge und für die Bestimmung des Anpressdrucks Licht derselben ersten Wellenlänge oder Licht zumindest einer anderen zweiten Lichtwellenlänge verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Kontrolle bzw. Überwachung des Pressdrucks Licht, z. B. Laserlicht, mit einer Wellenlänge von 500 bis 2000 nm, z. B. 700 bis 1.000 nm, vorzugweise 800 bis 810 nm verwendet wird.

8. Messvorrichtung zur nicht invasiven optischen Messung von Eigenschaften von lebendem Gewebe im Inneren eines Körpers (1 ), mit zumindest einer Lichtquelle (3), einem Detektor (4, 4‘) und einer Steuereinheit, wobei die Messvorrichtung (2) oder zumindest ein Teil der Messvorrichtung gegen die Oberfläche des Körpers (1 ) drückbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet ist.

9. Messvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der

Steuereinheit zumindest ein oberer Grenzwert (l_max) und/oder ein unterer Grenzwert (l_min) für einen minimal zulässigen Anpressdruck und/oder einen maximal zulässigen Anpressdruck oder für den entsprechenden Anpressdruck jeweils repräsentierende Messgrößen (z. B. Streu- oder Transmission- Intensitäten) hinterlegt sind.

10. Messvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (2) eine optische und/oder akustische Anzeige aufweist, mit der ein Warnsignal erzeugbar ist, sofern der ermittelte Pressdruck (l_r, lt) oder die den ermittelten Pressdruck repräsentierende Messgröße außerhalb eines vordefinierten Intervalls (Imin, Lax) liegt.