Medizinische Thermografie
Kaputte Nervenfasern erkennen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Veränderte Durchblutung messen
Die Theorie hinter diesem Verfahren stützt sich auf Veränderungen der Durchblutung. Der Körper besitzt ein Wärmeregulationssystem, das auf thermische Reize mit einer Zunahme oder Abnahme der lokalen Durchblutung reagiert. Mit der Wärmebildtechnik lässt sich dies erkennen.
Bei einer Pilotstudie wurde der thermische Reiz von einer Kühlplatte geliefert. Obwohl diese Pilotstudie den Ansatz bestätigte, war das Verfahren mit der Kühlplatte unangenehm für den Patienten. Der aktuelle Versuchsaufbau setzt daher eine Infrarotlampe ein, um den thermischen Reiz auszulösen (siehe Bild oben). Die Infrarotlampe gibt nur Infrarotstrahlung mit einer bestimmten Spektralfrequenz ab, daher kann mit Hilfe eines spektralen Bandpassfilters dieser Anteil des Infrarotspektrums blockiert werden, bevor er die Wärmebildkamera erreicht. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die gemessenen Hauttemperaturen exakt sind.
Umsetzung des Experiments
Die Hypothese lautet, dass die Art, in welcher der Körper auf thermische Reize reagiert, Aussagen zu Funktion und Unversehrtheit kleiner Nervenfasern zulässt. Bei Krankheitszuständen wie etwa Funktionsstörungen kleiner Nervenfasern wird daher ein verändertes Verhalten des körpereigenen Wärmeregulationssystems erwartet (Bilder 1a, 1b und 1c). Die vorangegangene Pilotstudie belegte, dass bei Patienten mit Funktionsstörungen kleiner Nervenfasern ein langsameres Ansprechen auf den thermischen Reiz als bei einem gesunden Probanden festzustellen war; in einigen Fällen kam es auch zu überhaupt keiner Reaktion.
Die Entwicklung des Versuchsaufbaus setzte umfangreiches Wissen über physikalische Grundlagen und technische Details voraus. Die Abteilung für biomedizinische Technik der technischen Universität Delft in den Niederlanden war daher in dieses Forschungsprojekt eingebunden. Unterstützung im Bereich der Entwicklung und Integration von Software, welche die Abläufe beobachtet, steuerte Noldus Information Technology bei.
Für den technologischen Anteil des Versuchsaufbaus ist der Forscher Yusang Wu, ein internationaler Doktorand an der TU Delft, verantwortlich. »In der Theorie sollte dieses System funktionieren, aber die Umsetzung der Theorie in die Praxis stellt immer eine Herausforderung dar«, stellt er fest.
»Der gesamte Versuchsaufbau muss die Funktion des wärmeregulierenden Nervensystems der Haut optimal beurteilen und soll dabei gleichzeitig den Patienten nur minimalen Belastungen aussetzen. Zu unseren Aufgaben gehört daher die Entwicklung der Infrarotlampe, die Entwicklung und Erweiterung von Verfahren zur Geräuschminderung, die Erstellung einer Patientendatenbank usw.«
Ein Teil des Systems war bereits verfügbar: die Wärmebildkamera. Flir Systems stattete die Forscher mit einer Wärmebildkamera der Serie SC5000 aus, die gezielt für anspruchsvollste wissenschaftliche Anwendungen konzipiert wurde.
Der Focal-Plane-Array-Detektor aus Indiumantimonid (InSb) liefert Wärmebilder mit einer Auflösung von 640 x 512 Pixeln bei einer thermischen Empfindlichkeit von unter 20 mK. Durch die Unterstützung externer Triggersignale lässt sich die Wärmebildkamera auch mit extrem flüchtigen Ereignissen synchronisieren.
»Die Wärmebildkamera-Serie liefert wirklich sehr gute Daten«, betont Yusang Wu, »und dank der Mitwirkung des Advanced Thermal Solutions Departments von Flir konnten wir die Kamera relativ problemlos in unseren Versuchsaufbau integrieren.«
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