Entwicklung eines optischen Sensorsystems und einer Experimentalumgebung zur arteriellen Sauerstoffmessung in subkutanen Gewebeschichten

Die zunehmende Prävalenz peripherer Durchblutungsstörungen erfordert nicht-invasive Messverfahren zur Bestimmung der arteriellen Sauerstoffsättigung in tieferen Gewebeschichten wie Subkutis und Muskelgewebe. Konventionelle Pulsoximeter erreichen nur die Dermis. Die Nahinfrarot-Spektroskopie ermöglicht zwar die Messung der Gewebeoxygenierung in größerer Tiefe, jedoch nicht die Bestimmung der arteriellen Sauerstoffsättigung. Um Pulssignale mit längeren optischen Pfaden messen zu können, wird ein Sensormodul mit hochintensiven LEDs und einem empfindlichen Photodetektorarray entwickelt. Zur Validierung wird ein mehrschichtiges PDMS-Gewebephantom hergestellt und charakterisiert, das die realen Absorptions- und Streuspektren im Gewebe annähert. Kanäle im Muskelgewebe werden pulsatil von einem Blutersatzmodell mit spezifischer Sauerstoffsättigung durchströmt. Durch Variation der Wellenlängen und Detektorabstände werden die Leistungsgrenzen des Systems charakterisiert. Erste Messungen am Menschen zeigen das Potenzial für klinische Anwendungen. Weiterführende Arbeiten untersuchen die Auswertung unterschiedlicher Oxygenierungsgrade und die Überlagerung oberflächlicher Gewebeschichten. 38 M I inische Diagnostik und Überwachung T U. Böhm T W O C H