Laser-Doppler Fluxmetrie

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 13. November 2021

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Die Laser-Doppler Fluxmetrie ist ein diagnostisches Verfahren, das Aussagen über die Mikrozirkulation der Haut zulässt und auf dem Doppler-Effekt beruht. Ein Helium-Laser sendet Licht auf, das von den bewegten Erythrozyten im Blut reflektiert wird. Durch das Ausmaß an reflektiertem Licht können Aussagen über die Strömungsgeschwindigkeit getroffen werden.

Was ist die Laser-Doppler Fluxmetrie?

Die Laser-Doppler Fluxmetrie ist ein diagnostisches Verfahren, das Aussagen über die Mikrozirkulation der Haut zulässt und auf dem Doppler-Effekt beruht. Mit anderen Worten, der Arzt kann so den Blutfluss innerhalb der kleinsten Gefäße und Endstrombahnen bestimmen.

Die sogenannte Strömungsmesstechnik umgreift verschiedene Verfahren zur Bestimmung der physikalischen Größen von Fluidströmungen. Ein strömungsmesstechnisches Verfahren der Medizin ist die Laser-Doppler Fluxmetrie. Dabei handelt es sich um eine nicht-invasive Methode, die den Dopplereffekt zur Basis hat und die Mikrozirkulation der Haut erfasst.

Ein Helium-Neon Laser ist das Herzstück des Verfahrens. Der Laser sendet Licht aus, das von bewegten Strukturen wie den Erythrozyten reflektiert wird. Auf diese Weise bestimmt der Arzt den Laser Doppler Flux als relatives Maß für den Blutfluss innerhalb der kleinsten Gefäße und Endstrombahnen. Die Größen werden in arbitrarischen Einheiten angegeben. Das Laser-Doppler-System eignet sich beispielsweise bei Verdacht auf Verschlusskrankheiten innerhalb der Phlebologie. Weitere Einsatzmöglichkeiten bieten sich für den Hautarzt, der durch das Verfahren Informationen über bösartige Veränderungen der Haut sammeln kann.

Dysplastische Nävi oder maligne Melanome besitzen bestimmte auflichtmikroskopische Kriterien und sind mit morphologischen und funktionellen Veränderungen innerhalb der Gefäßarchitektur assoziiert. Aus diesem Grund kann die Messung der Strömungseigenschaften mittels Laser-Doppler Fluxmetrie in diesem Zusammenhang Informationen zur Einschätzung der Bösartigkeit etwaiger Hautveränderungen liefern. Die Methode wird zuweilen auch als Laser-Doppler-Anemometrie oder Laser-Doppler-Flowmetrie bezeichnet.

Funktion, Wirkung & Ziele

Im Kreuzungsbereich entsteht so ein Interferenzstreifenmuster. Partikel wie Erythrozyten generieren bei der Bewegung durch das Streifenmuster ein Streulichtsignal im Photodetektor. Die Laser-Doppler-Technik hat damit die Bestimmung der Dopplerverschiebung von Streulicht bewegter und laserbeleuchteter Objekte zur Basis. Die Frequenz von Licht kann nicht direkt gemessen werden und wird aus diesem Grund durch die Überlagerung mit Referenzstrahlen im Bereich einiger Megahertz bestimmt. Unterschiedliche Modellvorstellungen stehen in diesem Zusammenhang zur Verfügung. Das Interferenzstreifenmodell ist extrem anschaulich und gerade für kleine Partikel wie die Erythrozyten günstig.

Allerdings beschreibt das Dopplermodell die Signalentstehung umfassender und beinhaltet gleichzeitig das Interferenzstreifenmodell. Ein Helium-Laser kommt bei der Laser-Doppler Fluxmetrie zum Einsatz. Das Licht wird gestreut und teilweise durch das untersuchte Gewebe absorbiert. Sobald das Licht auf bewegte Blutzellen trifft, verändert sich seine Wellenlänge, was als Dopplerverschiebung bekannt ist. Das Licht an statischen Objekte bleibt in seiner Wellenlänge unverändert. Die Größe der Veränderungen in der Wellenlänge steht somit mit der Geschwindigkeit von Blutzellen in direktem Zusammenhang.

Diese Informationen werden umgewandelt und als elektronisches Signal vom Messgerät analysiert und aufgenommen. Die Messtiefe hängt von den Gewebeeigenschaften wie zum Beispiel der Struktur und Dichte im Kapillarbett, der Pigmentierung oder der Oxygenierung ab. Das Messgerät ist mit einer sendenden und einer empfangenden Elektrode ausgestattet, wobei auch die Entfernung zwischen den Sende- und Empfangselementen innerhalb der Laser-Doppler-Sonde einen Einfluss auf die Messtiefe hat. Zur Bestimmung der Mikrozirkulation in normaler Haut wird in der Regel eine Sonde mit der Standard-Entfernung 0,25 mm und Laserwellenlängen von rund 780 nm benutzt. Bei der Untersuchung von blutreichen Organen wie der Niere oder Leber ist die Messtiefe in der Regel wesentlich geringer als einen Millimeter. Die Messung erfolgt in Perfusions-Units.

Mittlerweile werden Abwandlungen der Fluxmetrie auch bei Patienten der Osteoporose angewandt, um die Knochenbrüchigkeit zu ermitteln. Ebenso häufig kommt die Laser-Doppler Fluxmetrie in der heutigen Zeit zur Verlaufskontrolle innerhalb von Therapien der Phlebologie zum Einsatz, so vor allem für medikamentöse Therapien. Ein weiteres Einsatzgebiet des Verfahrens ist der augenärztliche Bereich, wo die Fluxmetrie zum Beispiel der Beurteilung von Glaukomschäden dient.

Risiken, Nebenwirkungen & Gefahren

Zur Abklärung des ersten Verdachts muss der Patient dank der Fluxmetrie nicht zwingend ein invasives Verfahren über sich ergehen lassen. Da bösartige Hautveränderungen die Flussgeschwindigkeit und Gefäßarchitektur verändern, kann die nicht-invasive Fluxmetrie bereits umfangreiche Informationen in diesem Zusammenhang liefern und den Arzt entscheiden lassen, ob eine Biopsie und damit ein invasives Verfahren überhaupt notwendig erscheint. Die Laser-Doppler Fluxmetrie kann ambulant stattfinden und ist weder mit Risiken, noch Nebenwirkungen für den Patienten verbunden.

In Studien wurde genauestens untersucht, ob die Laserbestrahlung von bösartigen Hautveränderungen beispielsweise eine Streuung zur Folge haben könnte. Ein derartiges Risiko gilt mittlerweile als ausnahmslos ausgeschlossen. Auch dem Arzt bieten sich durch die Laser-Doppler Fluxmetrie verschiedene Vorteile. Zum einen ist das Verfahren verglichen mit anderen Diagnostik-Verfahren vergleichsweise kostengünstig und zum anderen ist auch der zeitliche Aufwand als eher gering einzuschätzen. Mit der Verwendung des nicht-invasiven Verfahrens sinkt dmentsprechend sowohl die Belastung des Patienten, als auch des Arztes. Nach der Fluxmetrie können bei entsprechenden Befunden allerdings minimal-invasive oder invasive Verfahren erforderlich werden.

Quellen

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