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Nicht-invasive Messung der Hirndurchblutung

Mit einem in der PTB entwickelten Messverfahren der Nahinfrarotreflektometrie und -spektroskopie lässt sich unterscheiden, ob Durchblutungsveränderungen in der Großhirnrinde oder in darüber liegenden Gewebeschichten (Haut, Knochen) ablaufen. So kann die Hirndurchblutung von Schlaganfallpatienten optisch und somit nicht-invasiv überwacht werden.

Die Varianz (DV) der Photonen-Laufzeitverteilung ändert sich (Pfeile). Dies läst darauf schließen, dass das optische Kontrastmittel (Indocyaningrün) verzögert eintrifft. Offensichtlich ist das betreffende Hirnareal nach akutem Gefäßverschluss minderdurchblutet.

Bei der Nahinfrarotreflektometrie macht man es sich zunutze, dass Licht im Spektralbereich von 650 nm bis 900 nm mehrere Zentimeter tief in biologisches Gewebe eindringt. So lässt es sich als spektroskopische „Sonde“ für medizinisch-diagnostische Zwecke einsetzen. Es erreicht beispielsweise durch Haut und Knochen hindurch die Großhirnrinde und man kann Veränderungen der Durchblutung sowie der Sauerstoffsättigung des Blutes messen. Mit kurzen Laserpulsen lässt sich aus der Verweildauer (Flugzeit) der Photonen im Gewebe auf die Tiefe schließen, in der Photonen absorbiert worden sind. Die Zeitauflösung des Verfahrens liegt dabei im Subnanosekunden-Bereich.

Eine aussichtsreiche Anwendung dieser Methode ist die Überwachung der Hirndurchblutung von Schlaganfallpatienten. Ist infolge eines Schlaganfalls die Durchblutung bestimmter Areale der Großhirnrinde verringert, so lässt sich dies erfassen und verfolgen, weil ein intravenös verabreichtes optisches Kontrastmittel verzögert dort eintrifft. Dies konnte in Kooperation mit der Neurologischen Klinik der Charité im Rahmen des vom BMBF geförderten Berlin Neuroimaging Centers (BNIC) gezeigt werden.

In einem vom BMWA geförderten Projekt wird derzeit in Kooperation mit den Firmen PicoQuant GmbH und Loptek GmbH ein bildgebendes System auf der Basis des entwickelten Messverfahrens aufgebaut. Das Ziel ist es, die Änderungen der Hirndurchblutung in einem größeren Bereich der Kopfoberfläche räumlich lokalisieren zu können.

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