In-vitro-Bestimmung von Stoffkonzentrationen in streuenden Medien mit Methoden der NIR-Laser-Remissionsspektroskopie

Licht im oberen sichtbaren und nahinfraroten Spektralbereich ist in der Lage, mehrere Zentimeter Weichgewebe zu durchdringen. Mit den charakteristischen Absorptionsspektren einiger Zellchromophore in diesem Bereich eröffnen sich Möglichkeiten einer funktionellen und bildgebenden optischen Gewebediagnostik. Besondere Bedeutung kommt dabei sowohl einer optischen Bildgebung zur Erkennung pathologischer Gewebevolumina (Tumoren, Hirnblutungen) als auch der spektroskopischen Bestimmung funktioneller Gewebeparameter (Durchblutung, Sauerstoffsättigung) zu. Die insbesondere für die Intensivmedizin und die Kinderheilkunde interessante Bestimmung der zerebralen Oxygenation mittels optischer Durchstrahlung des Schädels nutzt die spektral unterschiedliche NIRAbsorption von sauerstofffreiem (Hb) und sauerstoffbeladenem (HbO2) Hämoglobin aus. Darüber hinaus ist eine spektrale Signifikanz des Koenzyms aa3, eines Katalysatorenzyms im Endbereich der Atmungskette, als Indikator für eine ausreichende regionale Sauerstoffsättigung des Himgewebes von Bedeutung. Die nichtinvasive Bestimmung der relativen oder absoluten Konzentrationswerte von optisch signalgebenden chemischen Gewebekonstituenten führt auf das Problem der Bestimmung von Stoffkonzentrationen mit Methoden der Remissionsspektroskopie. Während dieses Problem für optisch klare Medien direkt lösbar ist, ergeben sich für optisch trübe Medien eine Reihe von Schwierigkeiten, die mit dem nichtlinearen Einfluß verschiedener optischer Parameter (Absorptionskoeffizient, Streukoeffizient, Anisotropie, Brechungsindex) auf die Lichtextinktion zusammenhängen.