[发明专利]利用黑色素校正确定组织氧饱和度

说明书

一种血氧计探头，其在确定组织的氧饱和度时考虑组织颜色(例如，肤色或黑色素含量)以提高准确度。光从光源传输到具有黑色素(例如，真黑素或褐黑素)的组织中。由检测器接收从组织反射的光。确定补偿因子以考虑由于黑色素引起的吸收。血氧计使用该补偿因子并确定黑色素校正的氧饱和度值。

相关申请

本申请要求2016年4月21日递交的62/325,919、2016年4月22日递交的62/326,630、62/326,644和62/326,673的美国专利申请的权益。这些申请以及这些申请中引用的所有其他参考文献通过引用并入本申请。

背景技术

本发明总体涉及监测组织中氧含量的光学系统。更具体地，本发明涉及光学探头(例如，血氧计)，其包括光学探头的传感器头上的源和检测器，并且使用局部存储的模拟反射曲线来确定组织的氧饱和度。

血氧计是出于各种目的用于测量人类和生物中组织的氧饱和度的医疗装置。例如，血氧计在医院和其他医疗设施中用于医疗和诊断目的(例如，手术、患者监测、或救护车或用于诸如缺氧等的其他移动监测)；运动场上的运动和竞技目的(例如，专业运动员监控)；对个体进行个人或家庭监控(例如，一般健康监测、或马拉松人员训练)；和兽医目的(例如，动物监测)。

脉搏血氧计和组织血氧计是以不同的原理操作的两种类型的血氧计。脉冲血氧计需要脉冲以起作用。脉搏血氧计通常测量由脉动的动脉血引起的光吸收。相反，组织血氧计不需要脉冲以起作用，并且可以用于对已经与血液供应断开的组织瓣进行氧饱和度测量。

例如，人体组织包括各种光吸收分子。这种发色团包括氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白、黑色素、水、脂质和细胞色素。在大部分可见光和近红外光谱范围内，氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白和黑色素是组织中最主要的发色团。在某些波长的光下，氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的光吸收显著地不同。组织血氧计可以通过利用这些光吸收差异来测量人体组织中的氧含量。

尽管现有的血氧计成功，但是，仍然希望通过例如提高测量精度；减少测量时间；降低成本；减小尺寸、重量或形状因数；降低功耗；以及其他原因以及这些测量的任何组合来改进血氧计。

具体地，在区域和局部层评估患者的氧合状态非常重要，这是因为它是患者局部组织健康状况的指标。因此，血氧计通常用于怀疑患者的组织氧合状态可能是不稳定的临床环境中(例如，在手术和恢复期间)。例如，在手术期间，血氧计应能够在各种非理想条件下快速地传送准确的氧饱和度测量。虽然现有的血氧计已经足以用于绝对准确性并不重要且仅趋势数据就足够了的术后组织监测，但是在手术期间需要准确性，在手术中，可以使用点检查来确定组织是否仍然存活或需要被移除。

因此，需要改进的组织血氧计探头和使用这些探头进行测量的方法。

发明内容

一种血氧计探头，其在确定组织的氧饱和度时考虑组织颜色(例如，肤色或黑色素含量)以提高准确度。光从光源传输到具有黑色素(例如，真黑素或黑色素)的组织中。由检测器接收从组织反射的光。确定补偿因子以考虑由于黑色素引起的吸收。血氧计使用该补偿因子并确定黑色素校正的氧饱和度值。

在实施方式中，为了计算氧饱和度，血氧计探头利用相对大量的模拟反射曲线来快速确定所研究组织的光学性质。组织的光学性质允许进一步确定组织的氧合血红蛋白浓度和脱氧血红蛋白浓度以及组织的氧饱和度。

在一个实施方式中，血氧计探头可以在不需要脉搏或心跳的情况下测量氧饱和度。本发明的血氧计探头适用于许多医学和手术领域(包括整形手术)。血氧计探头可以在没有脉搏的情况下对组织进行氧饱和度测量。这种组织可能已经与身体(例如组织瓣)分离，并将被移植到身体的其他位置。本发明的各方面也可适用于脉搏血氧计。与血氧计探头相比，脉搏血氧计需要脉搏才能起作用。脉搏血氧计通常测量由脉动的动脉血引起的光吸收。