Physikalische Prinzipien der Laser-Doppler-Flowspektrometrie – O2 to See (O2S).

DOI: 10.36210/BerMedJ/epub902203

Abstract

Die Laserdopplerflowmetrie wird durch einen Diodenlaser von einer Halbleiterdiode mit 830 nm und einer Leistung von bis zu 30 mW im continuous wave Modus (CW) zur Generierung von Licht im Nahinfrarotbereich realisiert. Der Dopplereffekt beschreibt das Ausmaß der Frequenzverschiebung und hängt dabei von der Anzahl und Geschwindigkeit der das Laserlicht streuenden Körper ab. Die in Hertz (Hz) registrierte Frequenzänderung des Dopplersignals ist proportional zur Geschwindigkeit der strömenden Körper. Dabei wird die Anzahl der Körper und Geschwindigkeit der bewegten Körper registriert und der Fluss in der Mikrozirkulation berechnet. Der Flow ergibt sich aus der Geschwindigkeit (V) multipliziert mit der Anzahl der bewegten Körper mit deren Geschwindigkeit (N) über allen zu beobachtenden Körpergeschwindigkeiten (?).

Die Weißlichtquelle wird von einer 20 Watt Halogenlampe mit einem Wellenbereich zwischen 450-1000 nm gebildet. Das Messprinzip beruht auf die gewebespezifische Absorption und Reflektion der emittierten Lichtquanten. Besonders die Streuung an der mitochondrialen Matrix bedingt eine veränderte Lichtausbreitung. Mithilfe der eindeutigen Farbkodierung des jeweiligen Oxygenierungszustandes kann von der detektierten Blutfarbe auf die Sauerstoffsättigung des Blutfarbstoffes geschlossen werden. Dies gelingt durch die Berechnung des Farbspektrums anhand der absorptionsbedingten Verschiebung in den einzelnen Wellenlängenbereichen des Lichts. Durch Abgleich der detektieren Hämoglobinspektren der Mikrozirkulation mit experimentell ermittelten Referenzwerten der verschiedenen Absorptionsbereiche kann die Sauerstoffsättigung in Prozent ermittelt werden.