Bildgebendes Verfahren zur Darstellung der Gewebeperfusion

Die bildgebende Analyse der Gewebeperfusion oder Mikrozirkulation wird häufig durch das Laser-Speckle-Verfahren realisiert. Mit diesem Verfahren können aber nur Mikrobewegungen im Gewebe aufgenommen werden und die Qualität hängt weiterhin stark von den optischen Eigenschaften der oberen Hautschichten ab. Die wichtige Größe der Gewebeoxygenierung kann mit dem Laser-Speckle-Verfahren nicht erfasst werden. Die HSI-Technologie ermöglicht hingegen eine direkte Erfassung der Sauerstoffversorgung des Gewebes.

Okklusionstest Diaspective Vision from Diaspective Vision on Vimeo.

Im Rahmen einer internen Validationsstudie für die TIVITA™ Tissue wurde ein Okklusionstest durchgeführt.
Für die Messungen wurde die Durchblutung der linken Hand mittels Blutdruckmanschette am linken Arm reguliert. Zur Validation der ermittelten Werte wurde zudem an der linken Hand ein Sportsensor (MOXY) platziert. Die rechte Hand blieb für den Versuchsablauf unbeeinflusst. Während der 28 min dauernden Testabfolge wurden beide Hände der Probanden alle 30 Sekunden mit der TIVITA™ Tissue aufgenommen und die Daten ausgewertet. Dabei durchlief der Test die folgenden Phasen:
• Normalzustand I (4 min)
• Venöse Okklusion (6 min)
• Normalzustand II (6 min)
• Arterielle Okklusion (6 min)
• Reperfusion (6 min)

Im Folgenden sind die Ergebnisse zusammengestellt.

Übersicht Ergebnisse der Testabfolge: Rechte Hand dauerhaft im Normalzustand (im jeweiligen aufgenommenen Bild links), linke Hand mit MOXY Monitor und die verschiedenen Phasen durchlaufend. Die Phase Normalzustand II ist nicht abgebildet. Die unterste Reihe gibt die jeweiligen aus der Mitte der Handinnenfläche gemittelten Werte als Spektrum wieder, wobei der obere Graph die linke, und der untere Graph die rechte Handinnenfläche repräsentiert.

Übersicht Ergebnisse der Testabfolge: Rechte Hand dauerhaft im Normalzustand (im jeweiligen aufgenommenen Bild links), linke Hand mit MOXY Monitor und die verschiedenen Phasen durchlaufend. Die Phase Normalzustand II ist nicht abgebildet. Die unterste Reihe gibt die jeweiligen aus der Mitte der Handinnenfläche gemittelten Werte als Spektrum wieder, wobei der obere Graph die linke, und der untere Graph die rechte Handinnenfläche repräsentiert.

Normale „gesunde“ Perfusion (Normalzustand)
Dauer: 4 min
Methode: –
Kennzeichen: beidseitig gleichmäßige Oxygenierung (~60-70 %) und NIR Perfusion, nahezu identische Verteilung des Hämoglobins

Venöse Okklusion
Dauer: 6 min
Methode: Abklemmen des linken Arms mittels Blutdruckmanschette bei 80 mmHg,
Kennzeichen: moderate Reduzierung der Gewebeoxygenierung (~35-45 %) und der NIR Perfusion sowie Erhöhung des THI.

Normalzustand II
Dauer: 6 min
Methode: –
Kennzeichen: gleichmäßige Oxygenierung und NIR Perfusion, Senkung des THI

Arterielle Okklusion
Dauer: 6 min
Methode: Abklemmen des linken Arms mittels Blutdruckmanschette bei 250 mmHg,
Kennzeichen: durch starke Reduzierung der Gewebeoxygenierung (~25-30 %) und NIR Perfusion und moderate Erhöhung des THI

Reperfusion
Dauer: 6 min
Methode: –
Kennzeichen: gleichmäßige Oxygenierung und NIR Perfusion, Erhöhung des THI

Die nachfolgenden Abbildungen spiegeln den physiologischen Verlauf der Versuchsabfolge wieder.
Gegenüberstellung der Sauerstoffsättigung des Gewebes der linken (TIVITA™ Tissue und Sportsensor) und der rechten Hand (TIVITA™ Tissue).

Dargestellt ist die mittels TIVITA™ Tissue und Sportsensor ermittelte Sauerstoffsättigung des Gewebes der linken Hand (Hand: blauer Graph, MOXY: grauer Graph) und der rechten Hand (rosa Graph). Die vom MOXY ermittelten Werte sind annähernd identisch mit denen der TIVITA™ Tissue und bestätigen diese somit.

Dargestellt ist die mittels TIVITA™ Tissue und Sportsensor ermittelte Sauerstoffsättigung des Gewebes der linken Hand (Hand: blauer Graph, MOXY: grauer Graph) und der rechten Hand (rosa Graph). Die vom MOXY ermittelten Werte sind annähernd identisch mit denen der TIVITA™ Tissue und bestätigen diese somit.

Gegenüberstellung der Parameter der TIVITA™ Tissue, oberflächliche Sauerstoffsättigung, tieferliegende Sauerstoffsättigung (NIR Perfusion) und THI.

Gegenüberstellung der Parameter Oxygenierung, NIR-Perfusion und THI, die während des Versuchsablaufs von der TIVITA™ Tissue in der linken Hand gemessen wurden. Der Anstieg des THI während der venösen Okklusion ist ebenso deutlich erkennbar, wie der drastische Abfall der Sauerstoffversorgung während der arteriellen Okklusion.

Gegenüberstellung der Parameter Oxygenierung, NIR-Perfusion und THI, die während des Versuchsablaufs von der TIVITA™ Tissue in der linken Hand gemessen wurden. Der Anstieg des THI während der venösen Okklusion ist ebenso deutlich erkennbar, wie der drastische Abfall der Sauerstoffversorgung während der arteriellen Okklusion.

Die interne Validationsstudie belegt die Zuverlässigkeit der von der TIVITA™ Tissue ermittelten Messwerte und auch die Erkenntnisse aus der Fachliteratur werden durch die bisherigen Ergebnisse der Aufnahmen bestätigt.
In der Wundversorgung spielt die Gewebeoxygenierung für den Heilungsverlauf eine große Rolle. Ab einer Sauerstoffversorgung des Gewebes von ca. 50 % ist ein Heilungsverlauf sehr wahrscheinlich. Bei Wundgewebe allerdings, dessen Oxygenierungswerte dauerhaft unter ca. 30 % liegen, wird aufgrund der Unterversorgung voraussichtlich absterben. Eine ermittelte Gewebesauerstoffsättigung von unter 10 % deutet auf nekrotisches Gewebe hin. Dies ist in der nachstehenden Abbildung einer Wunde an der Fußsohle mit bereits abgestorbenem Gewebe dargestellt.

Beispiel nekrotisches Gewebe. Die Oxygenierung der gesamten Wundfläche ist im Bild links dargestellt. Die dort abgebildeten Kreise sind Softwaremarker, die spezifische, für die Fläche der Kreise ermittelte, durchschnittliche Gewebeoxygenierung (grau: 3 %; rosa: 41 %; lila: 8 %) zeigen. Das Histogramm oben rechts zeigt die ermittelten Werte der Kreise für jeden einzelnen Pixel. Die Sauerstoffsättigung liegt in Teilen der Wunde an der Fußsohle bei unter 10 % und indiziert eindeutig das bereits abgestorbene Gewebe. Dies ist auch in den Spektren der gesetzten Marker (unten rechts) erkennbar.

Beispiel nekrotisches Gewebe. Die Oxygenierung der gesamten Wundfläche ist im Bild links dargestellt. Die dort abgebildeten Kreise sind Softwaremarker, die spezifische, für die Fläche der Kreise ermittelte, durchschnittliche Gewebeoxygenierung (grau: 3 %; rosa: 41 %; lila: 8 %) zeigen. Das Histogramm oben rechts zeigt die ermittelten Werte der Kreise für jeden einzelnen Pixel. Die Sauerstoffsättigung liegt in Teilen der Wunde an der Fußsohle bei unter 10 % und indiziert eindeutig das bereits abgestorbene Gewebe. Dies ist auch in den Spektren der gesetzten Marker (unten rechts) erkennbar.

„Mit der Hyperspektralkamera lassen sich potentiell in Zukunft kritische Perfusionsverhältnisse auch an menschlichen Patienten derart erkennen. Somit könnte hier ein potentiell valides Instrument zur zeitnahen Revision von Lappenplastiken zur Verfügung stehen.“
Priv.-Doz. Dr. med. habil. Dr. med. dent., Peer W. Kämmerer

Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie hier: HyperWound-CAM oder unter Flap Monitoring