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Laser Doppler Perfusion Imaging

 

Untersuchungsprinzip

 

Meßtechnik

 

Photodetektor und Signalgenerierung

 

Meßtiefe

 

Meßparameter

 

Plastische Chirugie/Schwenk-Lappen

 

Kryochirugie

Gerade bei Operationswunden der Haut ist es unabdingbar Informationen über die Hautdurchblutung zu haben. Die herkömmlichen Methoden der Laser Doppler Fluxmetrie erfassen Durchblutungswerte eines punktförmig umschriebenen Areals. Bedenkt man aber die starke räumliche und zeitliche Inhomogenität der Hautdurchblutung und die große Zahl von pathologischen Vorgängen, welche sich in einem flächigen Muster präsentieren können, wird die Bedeutung von zweidimensionalen Meßmethoden unterstrichen. Das Laser Doppler Scanning ist eine solche Technik, mit der man mittels optischen Dopplereffekt zweidimensionale Perfusionsmuster bestimmen kann

Untersuchungsprinzip

Das Meßprinzip des Laser Doppler Scannings und die theoretischen Grundlagen, welche zur Generierung eines Fluxsignals notwendig sind, sind mit denen der herkömmlichen Laser Doppler Fluxmetrie identisch. Man strahlt Licht in die Haut ein, welches zu einem Teil dopplerverschoben aus der Haut zurückreflektiert wird. Anhand des dabei neu auftretenden Frequenzspektrums errechnet man dann den Fluxwert. Die entscheidende Weiterentwicklung ist die Möglichkeit, den Laserstrahl während der Messung frei über die Haut zu bewegen.

Meßtechnik

Der Laser Doppler Scanner besteht aus einer Laserlichtquelle, dessen Licht in einem Meßkopf auf ein Spiegel- und Linsensytem geleitet wird, welches wiederum das Licht auf die Haut richtet. Die Spiegel werden mit Hilfe eines Schrittmotors kontinuierlich bewegt, so daß der Laser mäanderförmig über die Haut gelenkt werden kann.

Photodetektor und Signalgenerierung

Das von der Haut reflektierte Licht wird mit Hilfe eines Photodetektors aufgenommen, der sich ebenfalls im Meßkopf des Gerätes befindet. Von hier wird der Photostrom in die Signalprozessierungskette weitergegeben, welche prinzipiell denselben Aufbau wie die Signalprozessierungskette eines herkömmlichen Laser Dopplers hat. Die Linearität des Signals konnte mit Flußsimulationsmessungen bestätigt werden. Desweiteren konnte in einem Vergleich mit herkömmlichen Laser Dopplern gezeigt werden, daß das Laser Doppler Scanning der räumlichen und zeitlichen Inhomogenität in besonderem Maße Rechnung trägt. So gibt es Hautareale mit geringeren Fluxwerten und Hautareale mit höheren Fluxwerten. Auch nach Perfusionssteigerung ändert sich dieses grundlegende Perfusionsmuster nicht.

Meßtiefe

Die mediane Meßtiefe wird nach den Überlegungen zur Geometrie der Meßsonde, des Laserstrahls und der Eindringtiefe des Lichtes in die Haut bei einem Durchmesser des Laserstrahls von 800 m am Monte Carlo Modell mit 235 m angegeben. Damit würden insbesondere Signale aus dem oberen korialen Gefäßplexus das Meßsignal bestimmen.

Meßparameter

Mit Hilfe des Laser Doppler Scanners lassen sich ein- und zweidimensionale Parameter bestimmen. Während einer Messung können primär die absoluten Fluxwerte im Meßareal, der Perfusionsmittelwert und das Perfusionsmaximum bestimmt werden. Mit Hilfe eines zusätzlichen Auswerteprogramms lassen sich außerdem die Fläche eines definierten Meßareals in Anzahl der Pixel sowie der mittlere Flux mit dessen Standardabweichung sowie der maximale Flux im Meßareal bestimmen. Die Fläche der hyperämischen Reaktion kann entweder mit einem geometrischen Umrechnungsfaktor in cm² angegeben werden oder aber mit Hilfe eines Fluxverteilungsmusters. So findet sich bei normal durchbluteter Haut eine spezifisches Fluxverteilungsmuster, d. h. bestimmte Fluxwerte kommen mit einer bestimmten Häufigkeit vor. Bei der hyperämischen Reaktion verschiebt sich dieses Muster. Trägt man die Häufigkeit der unterschiedlichen Fluxwerte zweidimensional auf, entsteht neben dem Peak mit den physiologischen Fluxwerten ein zweiter Peak mit erhöhten Fluxwerten. Zieht man den Peak mit der Zahl der physiologischen Fluxwerte im Meßfeld mit der Hyperämie von der von dem korrespondierenden Peak in normal durchbluteter Haut ab, erhält man die Anzahl der Pixel mit hyperämischen Fluxwerten.

Laser-Doppler
Imager

LDI-Bild

Plastische Chirugie/Schwenk-Lappen

Neben den subjektiven klinischen Parametern, um die Einheilung eines Hauttransplantates beurteilen zu können, sind objektive Parameter zur postoperativen Beurteilung der Vitalität notwendig. Das Laser Doppler Scanning ist ein elegantes Verfahren zum zweidimensionalen, postoperativen Monitoring von verschieden Lappentechniken und aufgrund des berührungsfreien Meßvorganges besonders zur Kontrolle der Wundheilung geeignet. Im Bild des Laser Doppler Scanningers stellt sich Granulationsgewebe als ein gegenüber der gesunden Haut signifikant stärker durchblutetes Gewebe dar. Nekrosen, stärkere Krusten und Nahtmaterial werden als perfusionslose Areale erfaßt. Nach plastischen Operationen zeigt sich in der Regel in den ersten postoperativen Tagen ein Abfall der Perfusionswerte von der Lappenbasis zur Lappenspitze (Stücker et al. 1995). Die Nähte erscheinen nicht perfundiert (graue Farbe). An der Spitze des Lappens findet sich eine verstärkte Perfusion. Auch das umliegende ortsständige Gewebe zeigt Veränderungen in der Perfusion, indem es zum Wundrand hin eine verstärkte Perfusion als Zeichen der Wundheilung zeigt. Vier Tage nach Operation zeigt sich das gleiche Perfusionsmuster, die verstärkte Perfusion des ortsständigen Gewebes am Wundrand nimmt sogar noch etwas zu. Die hyperämischen Bezirke um die Exzisionsstelle verdoppeln sich in ihrer Breite nahezu. Ab dem 5. postoperativen Tag steigt in der Regel die Perfusion des Lappens so stark an, daß die hier gemessenen Fluxwerte die Werte des ortsständigen gesunden Gewebes übertreffen.

Kryochirugie

Die Kryochirurgie ist ein Verfahren, welches alternativ zu den Schnittoperationen bei der Therapie des Basalioms eingesetzt werden kann (Stücker et. al 1995). Bei der Dosierung des Kryogens, bei der Basaliomtherapie - in der Regel flüssiger Stickstoff -, ist zu beachten daß einerseits der Tumor mit hinreichender Sicherheit nekrotisiert wird, andererseits aber nicht ein zu großer Defekt erzeugt wird, um eine protrahierte Wundheilung zu vermeiden. Der Laser Doppler Scanner kann sowohl die Ausdehnung der Nekrose als nicht perfundiertes Areal erfassen als auch die Perfusionsverhältnisse während der Abheilung dokumentieren. Kurz nach der Behandlung kommt es zu einer Revaskulisierung des nekrotischen Areals, die sich als Fluxsteigerung zeigt, bis schließlich das Areal mit zuvor verminderten bzw. Null-Fluxwerten höhere Fluxwerte als die umgebende gesunde Haut zeigt .