Das Forschungsprojekt ermöglicht mithilfe einer hyperspektralen Kamera (TIVITA®) durch ortsaufgelöste Spektroskopie eine objektive und reproduzierbare Beurteilung von Wunden. Zusätzlich ist auch der Keimbesatz von Wunden visualisiert. Damit sollen Parameter wie Durchblutung, Feuchte sowie Entzündungs- bzw. Infektionsanzeichen der Wunde extrahiert werden, um eine Beurteilung des Heilungsprozesses von Wunden zu verbessern.
Problemstellung
Chronische nicht heilende Wunden stellen ein zunehmendes Problem dar. Ärzte und Pflegepersonal müssen sich bei der Einschätzung von Wunden meist auf die visuelle Beurteilung verlassen da objektive Beschreibungsverfahren für Wunden fehlen. Um wissenschaftlich basierte Entscheidungen bei der Wundbehandlung treffen zu können fordern auch die Fachgesellschaften, den Ärzten Hilfsmittel anzubieten. Die Sauerstoffversorgung, die Keimbesiedlung und weitere Parameter haben einen Einfluss auf den Heilungsverlauf, können aber routinemäßig nicht oder nur mit großem Aufwand und teilweise mit großer zeitlicher Verzögerung bestimmt werden, beispielsweise bei einermikrobiologischen Analyse von Wundabstrichen.
Lösungsansatz
Die Nahinfrarotspektroskopie (NIR-Spektroskopie) ist im medizinischen Umfeld durch die Pulsoxymetrie und das cerebrale Monitoring bereits etabliert, um die Sauerstoffsättigung bzw. Sauerstoffversorgung von Gewebe zu messen. Damit ganze Wundareale objektiv und reproduzierbar beurteilt werden können, ist eine ortsaufgelöste Spektroskopie erforderlich. Deshalb wurden und werden in den Projekten HyperWound-CAM und Bacteria-CAM von unserem Verbundpartner Diaspective Vision GmbH für den klinischen Einsatz geeignete hyperspektrale Kamerasysteme entwickelt. An der Hochschule Wismar werden modellbasierte Auswertemethoden für die hyperspektralen Wundmessdaten entwickelt. Um den Volumenanteil von Hämoglobin und dessen Sauerstoffsättigung in einem Wundsegment aus den Remissionsspektren bestimmen zu können, werden aussagefähige, modellbasierte Bestimmungsverfahren erarbeitet. Außerdem werden Monte Carlo Simulationen durchgeführt, um die Wechselwirkungen von Licht mit dem Wundgewebe zu simulieren. Diese Simulationen erleichtern die Interpretation der spektralen Messdaten und ermöglichen ein tieferes Verständnis der Methode. Die Simulationen werden begleitet durch Messungen an optischen Phantomen. Bei der Analyse der Keimbesiedlung wird neben den beschriebenen Methoden, die Fluoreszenzanregung und Detektion genutzt. Hierzu muss das Wundareal mit UV-Licht beleuchtet werden wobei gleichzeitig die Fluoreszenz mit der Hyperspektralkamera orts- und spektral aufgelöst bestimmt wird. Ziel ist neben der Bestimmung des Keimbesatzes eine Keimdifferenzierung zu erreichen. Dazu sind Voruntersuchungen an Erregerstämmen durchzuführen, unter anderem um die optimale Anregungswellenlängen und die charakteristischen Floreszenzen aufzufinden. Die Verbundprojekte werden gemeinsam mit dem Industriepartner Diaspective Vision GmbH und den wissenschaftlichen Verbundpartnern Universität Rostock, Institut für praktische Informatik, Universität Greifswald, Klinik und Poliklinik für Hautkrankheiten, Klinikum Karlsburg sowie dem Kompetenzzentrum Diabetes Karlsburg durchgeführt.