Makrothermographie, Hyperspectral Imaging (HSI), Chemical Imaging (CI)

Makrothermographie, Hyperspectral Imaging (HSI), Chemical Imaging (CI)

für Vaskularisationsgrad, Ödematisierungsgrad, Oxygenierungsgrad, Entzündungsdetektion

Quantifizierung von Perfusion und Oxygenierung über eine Fläche, Darstellung der Messwerte in 2D
Darstellung von

  • Oxygenierung,
  • Hämoglobin-Index,
  • NIR-Perfusion-Index
  • Wasser-Index des Gewebes

Hochaufgelöste, bildgebende Messungen in der spektralen Bandbreite 500 – 1000 nm [VIS + NIR] “Chemical Color Imaging Technologie”

Objektive Dokumentation – auch mit Zeitverlauf
Validierung neuer Behandlungsansätze

 

technische Daten:

Hyperspectral Imaging (HSI) / Chemical Imaging (CI):

Kombination von Spektroskopie, bildgebender Datenaufnahme und digitaler Bildverarbeitung.

Einen guten, einführenden Überblick zu chemischer und hyperspektraler Bildgebung bieten die entsprechenden Einträge auf Wikipedia: Chemical Imaging und Hyperspectral Imaging.

Weiterhin helfen die Artikel Medical Hyperspectral Imaging: A Review von Goulan Lu und Baowei Fei sowie Review of near-infrared methods for wound assessment von Michael Sowa et al. sich in das Thema einzuarbeiten.

Bisher sammeln bildgebende Verfahren jedoch nur sehr begrenzte und spezielle Daten. Spektroskopische Methoden, die die Eigenschaften von Strahlungen auswerten (bspw. die Wellenlängen des Lichts), können zwar mehr Daten erfassen, als die bloßen bildgebenden Verfahren, sind jedoch bisher nur in der Lage diese Daten punktförmig (bspw. einzelne Wellenlängen als Punkte) darzustellen.

Unsere Arbeitsgruppe nutzt beide Technologien integriert, ermöglicht somit, die mit der Spektroskopie erfassten chemischen Eigenschaften auch 2-dimensional zu erfassen.

Diese Aufbereitung der Daten wird Chemical Color Imaging Technologie genannt.

Sie geht über die bloße Datenaufnahme hinaus. Sie verbindet in einem zusätzlichen Schritt chemometrische Analyse, Farbbildanalyse und Farbbilddarstellung mit standardisierten Bilderverarbeitungsalgorithmen.

Die hyperspektralen Kamera-Systeme zeichnen mehr als 100 Spektralkanäle auf. Diese Kanäle beinhalten sowohl den sichtbaren (VIS) Spektralbereich, als auch den nicht sichtbaren nahen Infrarotbereich (NIR).

So können aus Bildern chemische Information, wie etwa

  • Wasser-,
  • Stärke-,
  • Fettgehalt,
  • Gewebeoxygenierung,
  • Gewebesegmentierung,
  • Keimbelastung,
  • Gewebehämoglobinindex usw.

ermittelt werden.

 

 

Beispiele:

Fall 1: Patient mit leichtgradiger Hämosiderose (Hämosiderosis cutis)

aktuell leichtgradige Hämosiderose (Hämosiderosis cutis)

NIR Perfusionsindex

Tissue Hämoglobin Index THI

Tissue Water Index TWI

Oxygenierung StO2 [%]

 

Das Hyperspectral Imaging (HSI) zeigt eine erhöhte Konzentration von Hämoglobin (erhöhtem THI Tissue Hämoglobin Index) in den aspektativ Hämosiderose Arealen mit einer Hypoperfusion (erniedrigter NIR Perfusionsindex), Hypooxygenierung (erniedrigter Oxygenierung StO2 [%]) bei zum umliegenden Hautarealen gering erhöhter Hydrierung (erhöhter TWI Tissue Water Index).

 

Fall 2: Patient mit anamnestisch Raynaud-Phänomen

aktuell ohne Symptomatik (“keine Verfärbungen der Haut,  keine Schmerzen, kein Taubheitsgefühl”)

Die Übersichtsthermographie der Hände ermöglicht eine qualitative topographische Differenzierung. Der Patient schildert, im Falle einer Raynaud-Symptomatik typischerweise an der rechten Hand die Symptomatik zu entwickeln.

 

Fall 3: Patient mit anamnestisch Raynaud-Phänomen

aktuell ohne Symptomatik (“keine Verfärbungen der Haut,  keine Schmerzen, kein Taubheitsgefühl”).

Die Fingerthermographie ermöglicht eine genauere qualitative topographische Differenzierung. Der Patient schildert, im Falle einer Raynaud-Symptomatik typischerweise an den “blauen Arealen” die Symptomatik zu entwickeln.

 

Fall 4: Patient ohne anmnestisch Raynaud-Phänomen

Die Übersichtsthermographie der Hände ermöglicht eine qualitative topographische Differenzierung. Der Patient schildert bislang keine Raynaud-Symptomatik je verspürt zu haben.

 

Fall 5: Patient mit langjährigem chron. Ulcus cruris

Ulcusthermographie (UTM: Ulcusthermomapping).

Komorbiditäten: postthrombotisches Syndrom, chron. Lymphinsuffizienz und peripherer arterieller Verschlusserkrankung (aktuell: normwertige ABI-Werte), effektive orale Antikoagulation

1. Vor automatischer interm. Lymphdrainage:

Bild1

 

Bild2

Bild3

interpoliertes Ulcusthermomapping (intUTM)

 

 

2. Nach automatischer interm. Lymphdrainage:

Bild 4

interpoliertes Ulcusthermomapping

Bild5

Nach Entstauung zeigen sich weitere kühlere Areale (Hypoperfundierte Areale) distale des Ulcus

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