Forschungskolleg LUMEN

Modellgestützte Messung des Sauerstoffgehalts in ableitenden zerebralen Gefäßen

Projektziel

Entwicklung eines Sensors zur optischen nicht-invasiven Messung des Sauerstoffgehalts in den ableitenden zerebraen Gefäßen.

Beschreibung

Aufbauend auf einem optischen Verfahren zur Messung von cHb in einem Schlauchsystem soll ein Sensor zur Messung Sauerstoffsättigung in einem ableitenden Gefäß des Gehirns entwickelt werden. Neben einem am Patienten anwendbaren funktionsfähigen Sensordesign liegt der Schwerpunkt auf einem Algorithmus zur Auswertung der auf Lichtabsorption bei definierten Wellenlängen in dem gewählten Gefäßabschnitt basierenden Signalen. Hierzu sind an einem Modell aufgenommene Daten zur Signaldetektion und zur Kalibrierung des Sensors unterstützend einzusetzen, welches die anatomisch vorgegebenen Besonderheiten mit der definierten Gefäßstruktur abbildet. Zur eindeutigen Detektion der Signale wird sich einer Technik bedient, die es ermöglicht, Signale von tieferen gegenüber oberflächennahen Regionen zu unterscheiden, unterstützt durch die Anwendung optischer und mechanischer Charakteristika des strömenden Blutes. Neben dem Sensordesign und dessen klinischer Anwendung und Validierung ist die weiterführende Signalbearbeitung, welche durch die Kooperation mit der FHL gewonnen wird, von essentieller Bedeutung.

Ergebnisse

Der gewählte Zielort am "Ausgang" einer jeder Hemisphäre des Gehirns - sowohl rechts als auch links - erlaubt idealerweise eine Einschätzung der metabolischen Funktion. Damit besteht ein fundamentaler klinischer Zusammenhang zur Beurteilung von Schädigungen des Gehirns auf der einen sowie eine nichtinvasive und sensible Kontrolle des Verlaufs auf der zweiten Seite. Der Messort selbst ist durch die anatomische Lage sowie die Fixierung am Knochen strikt festgelegt und zu identifizieren. Die Herausforderungen waren die Identifizierung des "Sample-Volume" des Sensors in dem gewählten Messort sowie die prinzipielle Erreichbarkeit mit optischen Verfahren. Als dritter Aspekt kommen Signalverarbeitung und Auswertealgorithmus hinzu. Die bisher erreichten Ergebnisse unterstreichen die prinzipielle Anwendbarkeit des Verfahrens. Durch Betrachtung auch erweiternder physikalischer Messverfahren parallel zur optischen Signalverarbeitung stabilisiert sich die "Sicherheit" der klinischen Aussage und damit der Anwendbarkeit. Zusätzlich ergeben sich aus den bisher erarbeiteten Ansätzen eine Vielfalt von Spektren für erweiterte Anwendungsmöglich-keiten.

Projektleitung

Prof. Dr. med. Harmut Gehring
Klinik für Anästhesiologie
UK S-H, Campus Lübeck

Verantwortliche Wissenschaftler

Dipl.-Ing. (FH) Klaas Rackebrandt M.Sc.
Klinik für Anästhesiologie
UK S-H, Campus Lübeck

Projektpartner

Prof. Dr. rer. Nat. Thorsten M. Buzug
Institut für Medizintechnik
Universität zu Lübeck

Prof. Dr. Dipl. -Chem. Veronika Hellwig
Labor für Instrumentelle Analytik
Fachhochschule Lübeck

Dr. Werner NahmCarl
Zeiss Meditec AG
Oberkochen