对尿液的回流的非侵入式检测制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对从膀胱流动到肾脏中的尿液的非侵入式检测的方法、系统和装置。所述方法、系统和装置依赖于在不同时间点进行的测量并可用于检测膀胱输尿管反流。所述方法、系统和装置被设计成检测输尿管、膀胱和/或肾脏中的尿液体积的变化。所述方法和装置通过生物电阻抗或电阻抗断层成像技术来测量导电率变化。

Noninvasive detection of reflux of urine

The present invention relates to a method, system and device for noninvasive detection of urine from the bladder flowing to the kidney. The methods, systems and devices are dependent on measurements at different time points and can be used to detect the reflux of the ureter. The methods, systems and devices are designed to detect changes in the volume of urine in the ureter, bladder and / or kidney. The methods and devices measure electrical conductivity by bioelectrical impedance or electrical impedance tomography.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对尿液的回流的非侵入式检测
本专利技术涉及一种用于对从膀胱流动到肾脏中的尿液的非侵入式检测的系统、方法和装置。所述方法、系统和装置依赖于在不同时间点进行的测量且可用于检测膀胱输尿管反流(VUR)。所述系统、方法和装置被设计成检测尿液体积在输尿管、膀胱和/或肾脏中的变化。所述系统、方法和装置通过生物电阻抗或电阻抗断层成像(EIT)技术来测量导电率变化。
技术介绍
VUR是一种主要发生在幼龄儿童中的病症且涉及从膀胱通过输尿管到肾脏中的尿液的回流并且可对肾脏造成危及生命的损害。VUR可涉及单个或双重泌尿收集系统，即单个输尿管(单侧)或两个输尿管(两侧)。对基于在排尿期膀胱尿道造影术(VCUG)程序(这是目前用于诊断VUR的最高准则)期间所观察到的患者、父母和医师的焦虑水平来对儿童检测膀胱输尿管反流(VUR)的非侵入式方法的需要是明显的。在此上下文中,检测包含病症的初始诊断以及监测已诊断的患者以确定病症是否已经消退或有进展，以及在手术之后监测患者以确定病症是否已经消退或有进展。初级VUR主要发生在幼龄儿童(<5岁)中。据估计，所述病症在小儿群体的1％至2％和呈现有泌尿道感染(UTI)的儿童的30％到40％中是普遍的。VUR是肾实质性损伤(RPD)或肾瘢痕的风险因素。在大面积瘢痕的情况下，肾脏损伤可导致高血压、降低的肾脏功能、蛋白尿且在某些情况下导致终末期肾脏疾病(ESRD)。在意大利的患有长期肾衰竭(CRF)的儿童的一个前瞻性、基于群体的注册表中，考虑到所有患者中的25.4％患有CRF，VUR是CRF的单个主要病因。将得益于本专利技术的患者群体包含呈现有UTI的患者(尤其那些低于5岁的患者)、患有肾积水的儿童以及那些患有VUR的患者的同胞和子女。目前，当放射科医生将一儿童归类为患有疑似VUR时，他们可使用肾脏膀胱超声波(RBUS)、排尿期膀胱尿道造影术(VCUG)、核膀胱像和或二巯基丁二酸(DMSA)来评估。目前用于分析患有疑似VUR的患者的这些方法中的每一种具有与其相关的至少一个重大缺陷：●VCUG是用于对VUR定级的最高准则，然而，其同时涉及导管插入法和大量辐射暴露。在VCUG期间，将导管放置在患者的尿道中且将不透射线造影剂通过导管滴注到膀胱中。随着膀胱被充盈而观察肾脏、输尿管和膀胱，且荧光检查用于在排尿期间对患者成像以检测VUR。●RBUS，其不被视为VUR的可靠指示符(大致26％精确)。●DMSA是一种昂贵的测试，其涉及大量辐射暴露且必须由核医学专员进行。DMSA可以不检测VUR，而用于指示在肾脏中是否已经存在损伤。●核膀胱像还需要导管通道和辐射暴露以精确检测VUR。将放射性核素滴注到膀胱中且使用伽玛相机对患者成像。然而，辐射暴露减少，图像质量可能较差。如果VUR被诊断或治疗，那么要求每隔一定间隔重复测试以确定反流是否已经消退或有进展。通常基于在初始VCUG评估期间由儿童、父母和治疗医师所经历的焦虑水平而避免重复VCUG测试。在所限定的时间点处，肾脏中的尿液体积的变化是膀胱输尿管反流(VUR)的指示，所述体积的变化即随着膀胱压力在排尿或充盈期间增大，或随着膀胱压力在将压力手动地或通过系统自身施加到腹部且因此施加到膀胱而增大。如果患者罹患VUR，那么在肾脏和或输尿管内的阻抗将在排尿期间增加，如果不存在VUR，那么可观察到在肾脏和或输尿管中存在少量变化或没有变化。生物电阻抗测量涉及使用一对皮肤接触电极来将电流馈入到身体中，并测量在邻近肾脏或输尿管的身体的表面处的相同或第二电极对之间的所得电压。一种用于测量生物电阻抗的设备从美国专利第6339722B1号已知。这种生物电阻抗测量系统用于确定关于体液的生物参数。电阻抗断层成像(EIT)提供基于跨平面的阻抗变化的阻抗分布图像，其中所述阻抗分布图像由电极的位置限定。在美国专利第20030216664A1号中描述使用EIT系统来显示与身体的部位相关的阻抗分布图像的原理。现有技术描述使用生物电阻抗来分析腹膜后出血、膀胱病症、膀胱功能和膀胱体积以及胃食道反流的概念。然而，没有文件描述将生物电阻抗作为测量肾脏功能或到肾脏中的尿液反流的非侵入式方法来使用。研究已分析膀胱中的阻抗变化，以将信号提供给患者以指示患有截瘫或患有展示出膀胱充盈水平的感知受损的其它病症(可导致失禁或对泌尿生殖系统损伤)的患者的膀胱体积的变化。研究已展示在膀胱充盈期间和在膀胱使用生物电阻抗排尿之后的阻抗的动态变化。举例来说，描述用于基于生物电阻抗来监测膀胱尿液体积的装置的现有技术包含美国专利第5103835号和第CN104605850号中所描述的内容，所述专利CN104605850描述用于基于EIT来监测膀胱尿液体积的方法。EIT还用于监测来自肾脏的出血(腹膜后出血)。研究估计肾脏周围的空间中的阻抗变化是否可用于将存在内部出血的信息提供给医疗工作者。这对于监测被诊断患有肾脏钝伤或在进行肾脏手术之后的患者来说是有利的指示。现有技术还描述使用生物电阻抗，更具体地说使用EIT来监测胃食道反流(GOR)。GOR在胃部内容物从胃部朝向食管流动时发生。已建议将EIT作为用于去除对于患者插管的需要来检测GOR的可能方式。然而，在调查使用EIT作为识别GOR的替代方法的可行性的研究中，已推断出尚不可能使用EIT精确地检测GOR。所述研究表明，这可基于食管在身体中的深处位置、在没有反流发作期间在食管中观察到的变化以及反流流体和食管内容物的阻抗范围。基于所关注的不同流体的阻抗范围、持续时间和事件的定时、外部器官的影响、病症的病理生理学、患者群体以及器官尺寸，技术人员将不能显而易见EIT的使用对于YUR的检测将是合适的或有效的。不同流体的导电率：不同生物组织和流体具有不同导电率，其中所关注区域与周围区域之间的导电率的差越大，检测阻抗变化就越容易。举例来说，在检测VUR时，尿液与肾脏的导电率(在100kHz的频率下)分别为大致2.3S/m和0.17S/m，差为2.13S/m。其中，膀胱与尿液之间的差是2.09S/m且肾脏与血液的差是0.53S/m。取决于所食用的食物，在GOR期间不可估计导电率改变值，这是由于胃部内容物的导电率导电率显著变化。其结果是，更容易检测尿液与肾脏之间的阻抗差且另外有可能通过使用进一步增大尿液的阻抗的口服溶液(例如具有高盐或离子浓度的溶液)而进一步增加导电率差值。持续时间与定时：EIT系统最适用于检测在已知时间段突然发生的动态变化。膀胱充盈、肾脏出血和GOR通常是随机的，且发生在长时间、不可预测的时间段内。这限制了EIT对于这些应用的效用。相比而言，VUR在高导电流体(尿液)的浪涌从膀胱行进到输尿管或肾脏(在膀胱压力增大时)时发生(例如排尿——可预测且快速的事件)。当儿童排尿时，VUR和高压力事件的同时发生提供已知时间段，且这个数据可用于反馈到系统中以限定所关注的时间段和参考时间帧从而在基线(在没有排尿发生时)上以及在排尿期间收集生物电阻抗测量值以检测VUR。外部器官的影响——生物电阻抗测量值由外部因素影响，所述外部因素包含所关注区域周围的器官的活性。基于这一点，测量值将取决于所监测到的身体的位置受影响，且不同数据分析方法必须用于考虑周围器官的活性。举例来说，在监测胃食管反流(G本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使用生物电阻抗或电阻抗断层成像技术来检测在个体内从膀胱流动到肾脏和/或输尿管的尿液的系统，所述系统包括：配置成记录所述肾脏和/或输尿管中的阻抗测量值的阻抗测量模块，和配置成从所述阻抗测量模块接收数据的处理器，所述数据是在一段时间内采集到的阻抗测量值，且所述处理器进一步配置成分析测量值或测量值的群组之间的差值，从而提供所述肾脏的体积变化的指示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.06 US 62/157,7521.一种用于使用生物电阻抗或电阻抗断层成像技术来检测在个体内从膀胱流动到肾脏和/或输尿管的尿液的系统，所述系统包括：配置成记录所述肾脏和/或输尿管中的阻抗测量值的阻抗测量模块，和配置成从所述阻抗测量模块接收数据的处理器，所述数据是在一段时间内采集到的阻抗测量值，且所述处理器进一步配置成分析测量值或测量值的群组之间的差值，从而提供所述肾脏的体积变化的指示。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述阻抗测量模块包括适用于记录阻抗测量值的多个电极，所述电极适用于以导电接触放置或与皮肤电容耦合且可连接到控制单元。3.一种根据权利要求1或2所述的用于测量从所述膀胱流动到所述肾脏或输尿管的尿液的系统，其中所述处理器配置成产生曲线或图像以提供在一段时间内所述肾脏中的尿液的体积的指示。4.根据任一前述权利要求所述的系统，其中随着膀胱压力在排尿或填充期间增大，或随着膀胱压力在将压力手动地或通过所述系统自身施加到腹部且因此施加到所述膀胱时增大来采集测量值。5.根据任一前述权利要求所述的系统，其中在排尿期间收集数据且将其与在没有发生排尿时所采集到的基线测量值进行比较。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述所收集的数据绘制为曲线或展示为图像。7.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述阻抗测量模块包括可与所述皮肤接触放置且可连接到控制单元以感测阻抗变化的至少两个电极。8.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述阻抗测量模块包括包含电极的单元，所述单元处于直接导电接触或电容耦合到所述身体的所述表面和可从所述单元拆卸的控制单元。9.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述处理器集成到用户接口或显示单元中,或可与用户接口或显示单元连接。10.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述电极在使用时适用于定位在邻近所述所关注区域，即所述患者的所述膀胱、输尿管或肾脏，的所述身体表面上。11.根据任一前述权利要求所述的系统，进一步包括用于将所述电极固定到所述身体的构件，所述构件选自快速释放固定件、弹性带、可围绕大腿和/或肩部或颈部固定的背带、围兜、支架、悬带或绕颈系带。12.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述控制单元和电极单元可直接附接到包括可吸收材料的尿布或短裤。13.根据任一前述权利要求所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·洛克雷，M·布鲁齐，M·奥哈洛伦，P·普里，R·埃莱乌特里奥，
申请(专利权)人：爱尔兰国立高威大学，
类型：发明
国别省市：爱尔兰,IE