Highspeed-Kamera misst Durchblutung in Echtzeit

Forscher am Institute for Biomedical Technology (BMTI) http://www.bmti.utwente.nl der niederländischen University of Twente haben ein Kamerasystem entwickelt, dass selbst kleine Veränderungen in der Blutzirkulation sofort sichtbar macht. Die „Twente Optical Perfusion Camera“ (TOPCam) setzt dazu auf die Kombination aus Laserbeleuchtung und einer sehr schnellen CMOS-Kamera, um im Gegensatz zu kommerziellen Laser-Doppler-Durchblutungsmessern wirklich in Echtzeit arbeiten zu können. „Das ist nicht nur angenehmer für viele Patienten, sondern erlaubt auch die Messung sehr kurzzeitiger Effekte“, betont Wiendelt Steenbergen, Professor am BMTI, gegenüber pressetext. Die TOPCam ist den Wissenschaftlern zufolge für die klinische Anwendung bereit.

„Die kommerziellen Systeme nutzen einen engen Laserstrahl, um Gewebe langsam abzutasten“, sagt Steenbergen. Das könne etwa bei größeren Verbrennungen einige Minuten dauern. Die Entwicklung des BMTI-Teams dagegen setzt auf eine breite Laserbeleuchtung und könne damit jedenfalls einen Bereich von zehn mal zehn Zentimetern gleichzeitig und sofort messen, so der Wissenschaftler. Das erspart nicht nur Patienten etwa mit schweren Verbrennungen oder unruhigen Kindern all zu langwierige Prozeduren. „Wir können jetzt auch schnelle Veränderungen in der Durchblutung feststellen, beispielsweise, wenn die Zirkulation nach dem Abbinden eines Arms wieder freigegeben wird“, betont Steenbergen. Gerade das sei besonders interessant, da entsprechend schnelle Messungen mit bisherigen Geräten nicht möglich waren. Auch ein Herzschlag kann direkt in den Blutzirkulations-Aufnahmen wiedergegeben werden.

Der breite Laser allein macht das nicht möglich. Er wurde für die TOPCam mit einer geeigneten Hochgeschwindigkeits-CMOS-Kamera kombiniert. Gemessen wird damit die Streuung des Laserlichts durch die bewegten roten Blutkörperchen, was Aufschluss über die Blutzirkulation gibt. Gegenüber früheren Versuchen wurde der Umgang mit dem internen Speicher der Kamera verbessert, um Echtzeit-Aufnahmen zu realisieren. Außerdem haben die Forscher eine pixelweise Rauschkorrektur angewandt, um für eine bessere Qualität der Durchblutungsaufnahmen zu sorgen, beschreiben sie in der Märzausgabe der Fachzeitschrift Optics Express.

Prinzipiell ist das System für die klinische Anwendung geeignet, doch sei es gegenwärtig für eine Vermarktung wohl noch zu teuer, so Steenbergen. Das liegt an den kostspieligen Komponenten, so käme die CMOS-Kamera allein wohl auf 25.000 bis 30.000 Euro. „Allerdings dürfte das System sogar zu gut für die Anwendung sein“, meint der Wissenschaftler gegenüber pressetext. Es sei etwa denkbar, dass etwas günstigere Kameramodelle in der Praxis ausreichend wären. Außerdem betont er, dass aufgrund der Dynamik des Digitalkameramarktes ohnehin ein Preisverfall zu erwarten ist. Langfristig hofft man daher auf eine Vermarktung der TOPCam, möglicherweise durch einen schwedischen Medizintechnologie-Spezialisten.