DE69122506T2

DE69122506T2 - Nichtinvasiver medizinischer sensor

Info

Publication number: DE69122506T2
Application number: DE69122506T
Authority: DE
Inventors: Peter Dilwyn Evans
Original assignee: Johnson and Johnson Professional Products Ltd
Current assignee: Johnson and Johnson Professional Products Ltd
Priority date: 1990-05-17
Filing date: 1991-05-16
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2011-05-17
Also published as: DE69122506D1; WO1991017697A1; EP0528938B1; GB2244128A; GB9011131D0; ATE143576T1; EP0528938A1; JPH05507216A; JP3195951B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die nichtinvasive quantitative Messung einer Substanz in einem menschlichen oder tierischen Körper und insbesondere eine Vorrichtung für eine solche Messung mit elektromagnetischer Strahlung.
Auch wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung für die quantitative Messung einer Anzahl von Substanzen im Körper verwendet werden kann, wird sie vor allem beispielhaft im Gebrauch für die Bestimmung eines quantitativen Wertes für die Sauerstoffsättigung des Gewebes beschrieben.
Eine wesentliche Anforderung für Patienten auf Intensivstationen (ITS) ist eine adäquate Sauerstoffversorgung des Gewebes, es gibt aber bis jetzt keine Routineverfahren zum nichtinvasiven Überwachen des intrazellulären Sauerstoffs in intaktem Gewebe. Es gibt auch nur wenige Technologien, die in der Lage dazu sind Nichtinvasive Techniken für die Überwachung des Sauerstoff-Stoffwechsels umfassen die magnetische Resonanzspektroskopie (³¹P-MRS); die Positronenemissionstomographie (PET); die NADH-Fluorometrie, somatosensorisch ausgelöste Potentiale (nur CNS) und die optische Überwachung, z.B. die Spektroskopie im sichtbaren Bereich und die Multi-Wellenlängenspektroskopie im nahen Infrarot (NIR).
Die wesentlichen Gesichtspunkte bei der Intensivpflege von Erwachsenen und Neugeborenen schließen die Verhinderung von Gehirnschädigungen und das Aufrechterhalten der normalen neurologischen Funktionen ein. Die gegenwärtig meistens verwendeten Überwachungstechniken bestimmen jedoch die Sauerstoffsättigung an Stellen, die vom Gehirn weit entfernt sind, und erlauben keine direkte Aussage über die zerebrale Sauerstoffversorgung oder die Sauerstoffverwertung durch das Gehirn.
Es besteht daher ein echtes Bedürfnis nach einem zuverlässigen, sicheren und kontinuierlichen Verfahren zum Überwachen des Sauerstoffs, der auf der zellulären Ebene zur Atmung des Gehirns (und anderer Organe) in kritischen Situationen zur Verfügung steht.
Eine Hypoxämie, die Abwesenheit von ausreichend Sauerstoff in Gewebe und Blut, ist die Hauptursache von Anästhesie-Todesfällen und auch symptomatisch für eine Anzahl von natürlich auftretenden und technisch ausgelösten Gesundheitsproblemen und Schwierigkeiten. Der sich aus einem hypoxischen Zustand ergebende Schaden kann innerhalb von Sekunden auftreten und ist oft irreversibel. Eine intrazelluläre Hypoxämie ruft diverse physiologische Reaktionen hervor, die von der Empfindlichkeit der verschiedenen Organsysteme auf Sauerstoffmangel abhängen.
Im normalen Gewebe stimmt die fortlaufende Versorgung mit Sauerstoff mit den Anforderungen des Gewebes an den Sauerstoff-Stoffwechsel exakt überein. Diese Anforderungen werden lokal festgelegt und hauptsächlich durch regionales Ansteigen des Blutflusses und der Sauerstoffextraktion erfüllt. Wenn die funktionelle Aktivität hoch ist, steigt daher die Sauerstoffversorgung und die Sauerstoffextraktion an, um mit den Anforderungen des Stoffwechsels Schritt zu halten. Abnliche Reaktionen treten bei der Hypoxämie auf, wenn das Gewebe die Sauerstoffaufnahme durch Maximieren des Blutflusses und der Sauerstoffextraktion erhöht.
Gegenwärtig werden systemische Messungen der Sauerstoffversorgung und der Sauerstoffaufnahme dazu verwendet, um auf Störungen in der Verfügbarkeit des Sauerstoffs für intrazelluläre Prozesse zu schließen. Die systemischen Parameter können hilfreich sein, wenn die Gesamtversorgung des Körpers mit Sauerstoff begrenzt ist; sie sind jedoch zur Messung ungeeignet, wenn die verschiedenen Gewebe auf Änderungen in der regionalen Sauerstoffsättigung und im regionalen Stoffwechsel unterschiedlich ansprechen und sich unterschiedlich daran anpassen.
Ein Instrument, das in der Lage ist, kontinuierlich und quantitativ Informationen über den zerebralen Sauerstoff-Stoffwechsel und die Hämoglobin-Sauerstoffsättigung in Echtzeit zu liefern, hätte daher große Vorteile gegenüber den gegenwärtigen Überwachungsmöglichkeiten.
Ein lebender Organismus setzt eine kontinuierliche Zufuhr von freier Energie für drei Hauptzwecke voraus; für die Ausführung von mechanischer Arbeit bei der Muskelkontraktion und anderen zellulären Bewegungen; den aktiven Transport von Molekülen und Ionen und die Synthese von Makromolekülen und anderen Biomolekülen aus einfach aufgebauten Vorgängern.
Fast die gesamten Energie für den zellulären Stoffwechsel wird durch Glukose zugeführt. Jedes Glukosemolekül enthält die Energie zum Bilden vieler ATP-Moleküle (Adenosintriphosphat). Die Bildung erfolgt durch eine Reihe von Elektronenübergangsreaktionen, bei denen sich die Wasserstoffatome von der Glukose katalytisch mit dem Sauerstoff in den Zellen verbinden und Wasser bilden. Dieser Vorgang erfolgt in den Mitochondrien, wobei die Flavoprotein-Cytochromenzymketten für den Übergang der Elektronen zum Sauerstoff verantwortlich sind. Jedes Enzym in der Kette wird zuerst reduziert und dann wieder oxidiert, wenn das Elektron die Kette entläuft. Der Enzymkomplex Cytochrom-c-Oxidase (Cyt aa&sub3; abgekürzt) ist das Endelement der mitochondrischen Atmungskette und katalysiert etwa 95% des ganzen Sauerstoffs, der im menschlichen Körper verwendet wird. In dem parallelen Prozeß der oxidativen Phosphorylierung wird freie Energie in der Form von hochenergetischen Phosphatbindungen konserviert und hauptsächlich als ATP und Kreatininphosphat gespeichert. Der Mechanismus ist chemoosmotisch und beinhaltet die Übertragung von Protonen durch eine isolierende Membran (die innere Membran, die die Cristae der Mitochondrien bildet), wobei die Übertragung durch die Oxidation in der Atmungskette vorangetrieben wird. (Eine Oxidation ist die Verbindung einer Substanz mit Sauerstoff oder ein Verlust von Wasserstoff oder ein Verlust von Elektronen; die entsprechenden umgekehrten Prozesse werden Reduktion genannt). Cyt aa&sub3; ist daher ein zentraler Teil des Zellstoffwechsels. Cyt aa&sub3; ist in meßbaren Mengen in der Gehirnrinde und in anderem Gewebe enthalten.
Wenn dem Cyt aa&sub3; kein Sauerstoff zur Verfügung steht, wird das Enzym reduziert, die Geschwindigkeit des Elektronentransports verringert sich, und die oxidative Phosphorylierung nimmt ab. Der Redox-Zustand des Cyt aa&sub3; ist daher ein wichtiger Indikator für die Energieversorgung bei pathologischen Zuständen, die durch eine gestörte Sauerstoffversorgung und -verwertung gekennzeichnet sind. Eine kontinuierliche Messung und Überwachung des Redox-Zustandes dieses Sauerstoff verwendenden Enzyms in vivo ergäbe daher eine entscheidende Information darüber, ob in den Gewebe(n) oder Organ(en) ausreichend Sauerstoff vorhanden ist.
Es ist bekannt, daß Strahlung im nahen Infrarot mit Wellenlängen im Bereich von 700 bis 1300 nm weiches Gewebe und Knochen um ein lebendes Organ durchdringen kann, und daß das wieder austretende Licht mit dem oxidativen Stoffwechsel in Beziehung gesetzt werden kann. Zusätzlich ist bekannt und von wesentlicher Bedeutung, daß Cyt aa&sub3; im lebenden Körpergewebe ein sauerstoffabhängiges Absorptionsband im Wellenlängenbereich von 700 bis 1300 nm zeigt.
Wenn für dieses Schlüsselenzym für oxidative Reaktionen ausreichend Sauerstoff vorhanden ist, gibt es im Bereich von 780 bis 870 nm ein schwaches Absorptionsband mit einem Maximum bei einer Wellenlänge von etwa 820 bis 840 nm. Die Abwesenheit von Sauerstoff hat eine vollständige Reduktion des Enzyms zur Folge und das Verschwinden des Absorptionsbandes.
Die britische Patentschrift 2 075 668 beschreibt eine Vorrichtung zum Erzeugen von Informationen im Hinblick auf die Sauerstoffsättigung von bestimmten Geweben oder bestimmten Organen (z.B. das Gehirn) durch Überwachen der Absorption von Strahlung im nahen Infrarot mit Wellenlängen im erwähnten Bereich durch Cyt aa&sub3;.
Hämoglobin absorbiert ebenfalls Licht im nahen Infrarotbereich des Spektrums. Zusätzlich absorbiert Hämoglobin in Abhängigkeit davon, ob es in seiner oxidierten Form (HbO&sub2;) oder reduzierten Form (Hb) vorliegt, unterschiedlich. Die optischen Signale werden daher von der Menge des arteriellen und venösen Bluts im Beobachtungsgebiet beeinflußt. Um ein Cyt aa&sub3;-Signal zu erhalten, ist es daher erforderlich, die Hb- und HbO&sub2;- Beiträge zur Absorption des Lichts im NIR zu bestimmen und zu entfernen und damit die Beeinflussung des Cyt aa&sub3;-Signals zu beseitigen. Dazu sind eine Anzahl monochromatischer Lichtquellen erforderlich. Solche Lichtquellen ermöglichen es in Verbindung mit geeigneten Algorithmen, ein Gleichungssystem aufzustellen und für die drei Unbekannten (Hb, HbO&sub2;, Cyt aa&sub3;) zu lösen, wobei qualitative Informationen über diese Verbindungen erhalten werden.
Da drei sich überlappende Absorptionsspektren zu trennen sind, sind Absorptionsdaten für wenigstens drei NIR-Wellenlängen erforderlich, um die Beiträge der drei interessierenden Molekülarten zu messen. (Ein Algorithmus für vier Wellenlängen ergibt eine genauere Beschreibung der NIR-Absorption und der Streuung im Gewebe.)
Eine solche Vorrichtung ist zwar als Trend-Monitor zu gebrauchen, quantitative Ergebnisse können damit jedoch nicht erhalten werden, da eine Kalibrierung der Vorrichtung aus den folgenden Gründen nicht möglich ist:
a) Material wie Haut oder Knochen, durch das die Strahlung läuft, verringert die Strahlungsintensität sowohl vor als auch nach dem Durchlaufen des jeweils interessierenden Gewebes; das Ausmaß davon variiert von Patient zu Patient.
b) Die Wirksamkeit, mit der die einfallende Strahlung in den Körper gelangt, ist unbekannt und variabel, ebenso wie die Wirksamkeit, mit der die Strahlung vom Körper zum Detektor übertragen wird.
c) Die Weglänge der Strahlung im zu untersuchenden Gewebe kann nicht genau bestimmt und nur aus Messungen der Photonen-Laufzeit abgeschätzt werden.
Wie bekannt, ist die Weglänge kritisch für die Intensität der Strahlung, die vom Detektor erfaßt wird. Die Beziehung wird durch das Beer-Lambertsche Gesetz hergestellt:
ln(I&sub0;/I) = d x E x c,
wobei ln = 2,303 log&sub1;&sub0;;
I&sub0; = Intensität der auf die Probe einfallenden Strahlung der Quelle;
I = Intensität der durch die Probe durchgelassenen Strahlung;
E = Absorptionskoeffizient (Extinktionskoeffizient) der gelösten Spezies bei der Wellenlänge der auf die Probe einfallenden Strahlung der Quelle;
d = optischer Abstand oder Weglänge (Weglänge der durch die Probe gelaufenen Strahlung); und
c = Konzentration der zu messenden Substanz ist.
Diese Unsicherheiten und Variablen haben zur Folge, daß die Anwendung der beschriebenen Vorrichtung keine quantitative Technik ist, das heißt nicht bei verschiedenen Patienten verwendet werden kann, ohne das Instrument für jeden einzelnen Patienten zu kalibrieren.
Die US-A-4 321 930 beschreibt eine Vorrichtung für das nichtinvasive Überwachen einer Substanz in einem lebenden Gewebe mit einem Emitter und zwei Detektoren. Einer der Detektoren ist in unmittelbarer Nähe des Emitters angeordnet, um das direkt reflektierte Licht zu erfassen, während der andere Detektor so angeordnet ist, daß er das Licht erfaßt, das vom Gewebe gestreut und abgeschwächt wurde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde die Vorrichtung für eine nichtinvasive quantitative Messung einer Substanz in lebendem Gewebe geschaffen, die im Patentanspruch 1 beschrieben ist. Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein Verfahren zum nichtinvasiven quantitativen Messen einer Substanz in einem lebenden Gewebe mit einer solchen Vorrichtung.
Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung für die kontinuierliche und/oder diskontinuierliche Messung der Substanz geeignet, so daß diskrete oder kontinuierliche Messungen erfolgen können.
Vorzugsweise ist die Emittereinrichtung in der Lage, elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge auszusenden, von der bekannt ist, daß die zu untersuchende Substanz im Körper sie absorbiert. Bei der Ausführungsform, bei der die zu untersuchende Substanz Cyt aa&sub3; und/oder Hb und/oder HbO&sub2; ist (deren Konzentrationen vom oxidativen Stoffwechsel des Gewebes abhängen), ist die Emittereinrichtung vorzugsweise in der Lage, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 350 und 1600 nm auszusenden, am besten im Bereich von 700 bis 1300 nm.
Vorteilhafterweise umfaßt die Emittereinrichtung eine Anzahl von unabhängig ansteuerbaren Sub-Emittern. Vorzugsweise sind wenigstens drei Sub-Emitter vorgesehen, von denen jeder vorteilhafterweise Strahlung einer diskreten Wellenlänge aussendet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden vier Sub-Emitter verwendet. Die Strahlungsquellen für die Sub-Emitter können zum Beispiel solche sein, wie sie in der oben erwähnten britischen Patentschrift 2 075 668 beschrieben sind.
Vorzugsweise ist wenigstens eine der ersten und zweiten Nachweiseinrichtungen, am besten sind es beide, mindestens zum Teil ringförmige Detektoren. Insbesondere wird bevorzugt, wenn die ersten und zweiten Nachweiseinrichtungen ringförmige Detektoren sind, die konzentrisch um die Strahlungsquellen angeordnet sind.
Die Strahlungsnachweiseinrichtung und die Einrichtung zum Erzeugen des Ausgangssignals können zusammengefaßt werden, zum Beispiel wie in einer Photodiode. Alternativ kann die Einrichtung zum Erzeugen des elektrischen Signals, zum Beispiel ein Photoelektronenvervielfacher, von der Nachweiseinrichtung räumlich getrennt sein und damit durch einen Lichtleiter wie einen innen reflektierenden Wellenleiter oder dergleichen verbunden sein.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zumindest die Emittereinrichtung und die ersten und zweiten Strahlungsnachweiseinrichtungen vorzugsweise wegen des einfacheren und bequemeren Gebrauchs in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.
Vorzugsweise umfassen die Einrichtungen zum Verarbeiten des ersten und zweiten Ausgangssignals Signalkonditionier- und Verstärkungseinrichtungen. Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung eine Einrichtung zum Verabreichen von Sauerstoff an den Patienten aufweisen, wobei diese Einrichtung vorzugsweise dann in Betrieb genommen wird, wenn der für die Konzentration der Substanz (z.B. Cyt aa&sub3;) erhaltene Wert unter ein vorgegebenes Minimum fällt.
Vorzugsweise wird eine Einrichtung zum Anbringen der Vorrichtung an der Haut, dem Gewebe oder Organ des Patienten vorgesehen.
Auch wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Bezug zu der Bestimmung der Konzentration von Substanzen im Körper beschrieben wurde, die mit dem Sauerstoff-Stoffwechsel verknüpft sind, ist klar, daß diese Form der Vorrichtung auch dazu verwendet werden kann, durch die Verwendung von elektromagnetischen Strahlungsquellen mit geeigneter Wellenlänge die Konzentrationen eines weiten Bereichs von Substanzen im Körper zu bestimmen.
Die Erfindung wird nun beispielhaft anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Aufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung;
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung der Fig. 1 beim Gebrauch; und
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Steuersystems für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Gemäß Fig. 1 und 2 besteht ein generell mit 1 bezeichneter Sensor aus einem zentralen Emitterkern 5, der Licht von vier Sub-Emitter- Laserdioden zuführt, von denen jede Infrarotstrahlung bei einer diskreten Wellenlänge im Bereich von 700 bis 1300 nm aussenden kann. Konzentrisch um den Kern 5 sind ein primärer innerer ringförmiger Photodetektorring 3 und in einem Abstand davon ein sekundärer äußerer ringförmiger Photodetektorring 2 angeordnet. Gemäß Fig. 3 sind die Photodetektorringe 2, 3 mit entsprechenden Photoelektronenvervielfachern (nicht gezeigt) verbunden, die wiederum mit den entsprechenden Kanälen 7, 8 einer geeigneten elektronischen Signalverstärkungs- und Signalverarbeitungsschaltung verbunden sind. Die Ausgangssignale von den Photodetektorringen 2, 3 werden dann über eine Signalsteuerschaltung 9 und einen Analog-Digital-Konverter 12 zu einer Mikroprozessor-Steuereinheit 13 geführt, die so programmiert ist, daß sie in Abhängigkeit vom Verhältnis der beiden Ausgangssignale einen Satz Algorithmen berechnet, so daß ein Wert für die Beziehung zwischen der Sauerstoff-Verfügbarkeit und dem Sauerstoffverbrauch auf zellulärer Ebene erhalten werden kann, der dann auf einem Bildschirm 10 oder einem Graphikrekorder 11 aufgezeichnet oder dargestellt wird. Die Daten können auch in einem Computer 16 gespeichert werden.
Die Fig. 3 zeigt auch, wie die Laser-Ansteuerungs- und Auslöseschaltung 14 und die entsprechenden Signalverarbeitungskanäle 7, 8 durch eine Zeitfolgesteuerung 15 gesteuert werden, die mit der Mikroprozessorsteuereinheit 13 verbunden ist.
Die Kalibrierung der Vorrichtung macht es möglich, daß ein Wert für die Beziehung zwischen der Sauerstoff-Verfügbarkeit und dem Sauerstoffverbrauch auf zellulärer Ebene erhalten werden kann.
Die Anwendung eines zwei-Detektor-Systems ermöglicht es, zwischen den Weglängen der beiden verwendeten optischen Wege eine reproduzierbare Beziehung herzustellen. Diese Beziehung gilt für jeden Patienten, so daß das Beer-Lambertsche Gesetz angewendet werden kann, um die Substanz (in diesem Fall z.B. Cyt as&sub3;) im Volumen des zu untersuchenden Gewebes 17 unterhalb des Sensors zu quantifizieren.
Es wird dabei angenommen, daß die Wirksamkeit der Kopplung zwischen dem Körper und den beiden Detektoren jeweils gleich ist, und auch, daß die Signalabschwächung beim Durchlaufen der Strahlung durch die Bereiche in der Nähe der Detektoren für jeden der Detektoren gleich groß ist.
Das heißt, daß die Signalabschwächung, die zwischen den Photodetektoren 3 und 2 gemessen wird, auf der Absorption im vorgesehenen Meßbereich beruhen sollte.
Wie insbesondere in der Fig. 2 gezeigt, wird der Sensor im Gebrauch auf die Oberfläche 6 der Haut (z.B. den Kopf) aufgesetzt, wobei die ringförmigen Photodetektorringe 2 und 3 und der Emitterkern 5 mit der Haut in Kontakt stehen, so daß die Strahlung (in diesem Fall Strahlung im nahen Infrarot) in das Gewebe eindringt und dort gestreut wird (vgl. die beliebigen Streupunkte 18a, 18b), so daß es innerhalb des Gewebes vielen verschiedenen Wegen folgt, bevor es von den ringförmigen Photodetektorringen 2, 3 erfaßt wird. Das in den Photodetektorringen erzeugte Signal wird dann verstärkt und wie angegeben verarbeitet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat auf den folgenden Gebieten weitere Vorteile:
1. Die konzentrische Anordnung der Photodetektoren 2, 3 um den Emitterkern 5 ermöglicht Detektoren mit sehr großer Fläche, wobei trotzdem für alle Teile des Detektors gleich große Lichtweglängen erhalten bleiben. Dadurch steigt die Stärke des gemessenen Signals an, ohne daß die Weglängen in Betracht gezogen werden müssen, und es werden lokale Unregelmäßigkeiten in der Hautpigmentation (z.B. Sommersprossen) ausgemittelt.
2. Aufgrund des einheitlichen Aufbaus setzt das Anbringen des Sensors nicht viel Erfahrung voraus und hat weniger Auswirkungen auf die erhaltenen Ergebnisse als im Falle einer getrennten Anordnung von Emitter und Detektor.
3. Die verringerte Empfindlichkeit des Sensors gegenüber der Anbringung heißt, daß der Sensor weniger auf Bewegungs-Artefakte anspricht, einem Faktor von großer Bedeutung in jedem optischen System.

Claims

-1. Vorrichtung zur nichtinvasiven Überwachung einer Substanz in lebendem Gewebe, mit

a) einer Emittereinrichtung (5), die elektromagnetische Strahlung aussenden kann, wobei die Emittereinrichtung (5) im Gebrauch in Kontakt mit der Haut, dem Gewebe oder Organ eines Patienten gebracht werden kann,

b) einer ersten Strahlungsnachweiseinrichtung (3) in einem Abstand von der Emittereinrichtung, die im Gebrauch in Kontakt mit der Haut, dem Gewebe oder Organ des Patienten gebracht werden kann,

c) einer Einrichtung zum Erzeugen eines ersten elektrischen Ausgangssignals, das von der Intensität der durch die erste Strahlungsnachweiseinrichtung erfaßten Strahlung abhängig ist,

d) einer zweiten Strahlungsnachweiseinrichtung (2) in einem Abstand von der Emittereinrichtung (5), der größer ist als der Abstand zwischen der ersten Strahlungsnachweiseinrichtung (3) und der Emittereinrichtung (5), die im Gebrauch in Kontakt mit der Haut, dem Gewebe oder Organ des Patienten gebracht werden kann;

e) einer Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten elektrischen Ausgangssignals, das von der Intensität der durch die zweite Strahlungsnachweiseinrichtung (2) erfaßten Strahlung abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Strahlungsnachweiseinrichtungen (3, 2) zum Erfassen von Strahlung vorgesehen sind, welche durch die Haut, das Gewebe oder Organ des Patienten gestreut und abgeschwächt wurde, und daß das Gerät ferner Signalverarbeitungseinrichtungen (12, 13) enthält, die dafür vorgesehen sind, ein quantitatives Maß für die Substanz im lebenden Gewebe zu liefern, das vom Verhältnis der ersten und zweiten Ausgangssignale abhängt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Emittereinrichtung (5) elektromagnetische Strahlung mit einer für die Substanz charakteristischen Absorptionswellenlänge aussenden kann.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Emittereinrichtung (5) elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 700 und 1300 nm aussenden kann.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Emittereinrichtung (5) eine Vielzahl von unabhängig ansteuerbaren Sub- Emittern enthält.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei jeder Sub-Emitter Strahlung einer diskreten Wellenlänge aussendet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5 mit vier Sub-Emittern.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der ersten und zweiten Nachweiseinrichtungen (3, 2) mindestens zum Teil ringförmig ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und zweite Nachweiseinrichtung (3, 2) ringförmige Detektoren enthält, die konzentrisch um die Emittereinrichtung (5) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strahlungsnachweiseinrichtung (3, 2) und die Einrichtung zum Erzeugen des Ausgangssignals zusammengefaßt sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich wenigstens die Emittereinrichtung (5) und die ersten und zweiten Strahlungsnachweiseinrichtungen (3, 2) in einem gemeinsamen Gehäuse befinden.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Verabreichen von Sauerstoff an den Patienten enthält.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung zum Anbringen der Vorrichtung auf der Haut des Patienten.
13. Verfahren zum nichtinvasiven quantitativen Messen einer Substanz in einem lebenden Gewebe unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.