DE4414679B4 - Method for determining the degree of oxygenation of an object - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung des Oxigenisierungsgrades eines Objektes (18), das wenigstens zwei Substanzen enthält, die Licht in Abhängigkeit der Wellenlänge unterschiedlich absorbieren, in welchem die Konzentrationen der zwei Substanzen gemessen werden, wobei das die zwei Substanzen enthaltende Objekt (18) von einem Lichtstrahl (14) mit wenigstens zwei unterschiedlichen Wellenlängen (λ1, λ2), die jeweils auf einen Wellenlängenbereich oder eine Wellenlänge abgestimmt sind, für welche die wenigstens zwei Substanzen eine Absorption aufweisen, rasterförmig zweidimensional mittels einer Strahlablenkungsvorrichtung (12) abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein die zwei Substanzen enthaltendes Objekt (18) zur Messung bereitgestellt wird, in welchem die erste der zwei Substanzen eine oxidierte Form der zweiten Substanz und die zweite der zwei Substanzen eine reduzierte Form der ersten Substanz ist, dass aus den bei der Abtastung erzeugten Signalen an zwei benachbarten Stellen s und ds + s im Objekt (18) die örtlichen Absorptionsänderungen an der Stellen s, die örtlichen Konzentrationsänderungen an der Stelle s...Method for determining the degree of oxygenation of an object (18) which contains at least two substances which absorb light differently depending on the wavelength in which the concentrations of the two substances are measured, the object (18) containing the two substances being detected by a light beam ( 14) having at least two different wavelengths (λ 1 , λ 2 ), which are respectively tuned to a wavelength range or a wavelength for which the at least two substances have an absorption, is scanned in a two-dimensional grid by means of a beam deflection device (12), characterized in that an object (18) containing the two substances is provided for measurement, in which the first of the two substances is an oxidized form of the second substance and the second of the two substances is a reduced form of the first substance, that of the signals generated during the scanning at two adjacent Stell s s and ds + s in the object (18) the local absorption changes at the points s, the local concentration changes at the point s ...

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein verfahren zur Bestimmung des Oxigenisierungsgrades eines Objektes gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.The The invention relates to a method for determining the degree of oxygenation an object according to the Preamble of claim 1 specified characteristics.

In vielen Bereichen der medizinischen Diagnostik ist es wichtig, den Gewebeoxygenisierungsgrad quantitativ zu bestimmen. Insbesondere in der Augenheilkunde besteht eine große klinische Notwendigkeit für eine örtlich und zeitlich aufgelöste Messung von Substanzen des Sauerstoffmetabolismus in der Netzhaut. Die drei Zellschichten der Netzhaut werden bekanntlich von zwei unabhängigen Blutgefäßsystemen mit Sauerstoff versorgt, wobei die Fotorezeptoren von der Aderhaut und die Bipolar- und Amakrinzellen sowie die Nervenzellen von retinalen Gefäßen versorgt werden. Es ist klinisch erforderlich, den Oxygenisierungsgrad der Netzhaut in den verschiedenen Schichten zu bestimmen, wobei vor allem die Oxydationszustände von Hämoglobin und Cytochrom aa3 ein Maß für die Güte der Sauerstoffversorgung im Gewebe darstellen.In many areas of medical diagnostics, it is important to quantify the degree of tissue oxygenation. Particularly in ophthalmology, there is a great clinical need for a spatially and temporally resolved measurement of oxygen metabolism substances in the retina. The three cell layers of the retina are known to be supplied by two independent blood vessel systems with oxygen, the photoreceptors are supplied by the choroid and the bipolar and Amakrinzellen and the nerve cells of retinal vessels. It is clinically necessary to determine the degree of oxygenation of the retina in the various layers, whereby, in particular, the oxidation states of hemoglobin and cytochrome aa 3 represent a measure of the quality of the oxygen supply in the tissue.

In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 43 22 043.6-52 ist ein Verfahren zur Messung der Fließgeschwindigkeit einer Flüssigkeit, insbesondere des Blutes, durch Bestimmung einer Frequenzverschiebung eines in der Flüssigkeit reflektierten Laserstrahls gemäß dem optischen Doppler-Effekt beschrieben. Nach diesem Verfahren wird mittels des Laserstrahls eine zweidimensionale rasterförmige Abtastung durchgeführt und an jedem Abtastpunkt entsprechend dem reflektierten Licht eine Anzahl N-Messwerte gebildet, wobei N eine ganze Zahl gleich oder größer 2 ist. Aus der zeitlichen Variation der somit gemessenen Intensität des reflektierten Lichts am jeweiligen Abtastpunkt wird die Doppler-Verschiebung berechnet und hieraus die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit an jedem Punkt des Rasterfeldes bestimmt. In der Patentanmeldung ist ferner ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.In the not previously published German patent application DE 43 22 043.6-52 a method is described for measuring the flow rate of a liquid, in particular of the blood, by determining a frequency shift of a laser beam reflected in the liquid according to the optical Doppler effect. According to this method, a two-dimensional raster-scan is performed by means of the laser beam and a number of N measurements are formed at each sampling point corresponding to the reflected light, where N is an integer equal to or greater than 2. From the temporal variation of the thus measured intensity of the reflected light at the respective sampling point, the Doppler shift is calculated and from this the flow rate of the liquid at each point of the grid is determined. The patent application further describes a device for carrying out the method.

Im Dokument EP 26 046 A1 werden ein Verfahren und einen Apparat zur quantitativen Überwachung von gasförmigen Verschmutzungen, beispielsweise oberhalb einer chemischen Fabrik, beschrieben. Zwei Infrarotlaser emittieren einen Probenlichtstrahl und einen Referenzlichtstrahl. Diese werden mit verschiedenen Frequenzen oder Phasen moduliert und zu einem Lichtstrahl kombiniert, der zweidimensional einen zu überwachende Bereich abtastet. Ein Teil des Lichtes wird rückgestreut oder reflektiert, so dass er zurück zum Apparat gelangt und detektiert wird, indem die die aufgeprägte Modulation tragenden Anteile des Licht mittels frequenz- oder phasenselektiven Verstärker isoliert werden. Als Maß für die Konzentration dient das Extinktionsverhältnis von Probenlichtstrahl und Referenzlichtstrahl. Auf diese Weise können die Konzentrationen eines oder mehrerer Gase gleichzeitig gemessen werden, wenn die Laserwellenlängen der Probenlichtstrahlen auf Absorptionswellenlängen der Gase abgestimmt sind.In the document EP 26 046 A1 For example, a method and apparatus for quantitative monitoring of gaseous pollutants, for example above a chemical factory, are described. Two infrared lasers emit a sample light beam and a reference light beam. These are modulated with different frequencies or phases and combined into a light beam that scans two-dimensionally an area to be monitored. A portion of the light is backscattered or reflected so that it returns to the apparatus and is detected by isolating the modulated portions of the light by means of frequency or phase selective amplifiers. The extinction ratio of sample light beam and reference light beam serves as a measure of the concentration. In this way, the concentrations of one or more gases can be measured simultaneously when the laser wavelengths of the sample light beams are tuned to absorption wavelengths of the gases.

Im Dokument WO 93/15391 A1 wird ein Aufbau und ein Verfahren zur Infrarotlaser Absorptionsspektroskopie mittels Radiofrequenzmodulation in einer Probengaszelle im Vergleich zu einer kalibrierten Referenzzelle dargestellt. Um die Präsenz mehrerer verschiedener Isotope eines Elements zu detektieren, wird eine Laserbeleuchtung bei für die Absorption der Isotope charakteristischen Wellenlängen vorgenommen. In verschiedenen Ausführungsformen werden dazu einerseits eine abstimmbare Laserdiode und andererseits zwei Laserdioden, die verschiedene Wellenlängen emittieren, eingesetzt.In the document WO 93/15391 A1 a structure and a method for infrared laser absorption spectroscopy by means of radio frequency modulation in a sample gas cell compared to a calibrated reference cell is shown. To detect the presence of several different isotopes of an element, laser illumination is performed at wavelengths characteristic of the isotope absorption. In various embodiments, a tunable laser diode and, on the other hand, two laser diodes which emit different wavelengths are used on the one hand.

Das Dokument DE 26 078 169 betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des vertikalen Konzentrationsprofils von verunreinigenden oder natürlichen Bestandteilen in der Atmosphäre. Zwei oder mehrere Ortungslaserstrahlen in einem Flugkörper werden periodisch senkrecht zur Flugrichtung abgelenkt, so dass dreidimensionale Konzentrationsprofile erfasst werden können. Es wird eine vergleichende Absorptionsmessung durchgeführt, wobei Schadstoffe an einer bestimmten Position von den verschiedenen Ortungslaserstrahlen zu verschieden Zeitpunkten erfasst werden, so dass die Höhe der Position ermittelt werden kann. Jeder Ortungslaserstrahl weist ein Laserbündel mit unterschiedlichen Wellenlängen auf, von denen die eine von einer Gassorte selektiv absorbiert wird, während die andere als Referenz keine Absorption erfährt. Die Detektion erfolgt mittels einer optischen Heterodynmessung, wobei das Laserprimärlicht als lokaler Oszillator dient.The document DE 26 078 169 relates to a method for determining the vertical concentration profile of contaminants or natural components in the atmosphere. Two or more locating laser beams in a missile are periodically deflected perpendicular to the direction of flight, so that three-dimensional concentration profiles can be detected. A comparative absorption measurement is carried out, whereby pollutants at a certain position are detected by the different positioning laser beams at different times, so that the height of the position can be determined. Each locating laser beam has a laser beam of different wavelengths, one of which is selectively absorbed by one type of gas, while the other receives no absorption as a reference. The detection takes place by means of an optical heterodyne measurement, wherein the laser primary light serves as a local oscillator.

Hämoglobin und Cytochrom aa3 zeigen einen im nahen Infrarotlicht vorn Oxydationszustand abhängigen Absorptionskoeffizienten. Daher können bekanntlich mit infrarotem Licht die Konzentration von oxygeniertem Hämoglobin und oxydiertem Cytochrom aa3 bestimmt werden. Im Gewebe wird infrarotes Licht stark gestreut, jedoch nur sehr gering absorbiert, wobei im Fettgewebe der Streukoeffizient in der Größenordnung von 400 cm–1 liegt. Für die Bestimmung der Konzentration C eines interessierenden Stoffes kann von dem Lambert-Beer'schen Gesetz ausgegangen werden: I = I0e–[μC+μ a s ]t (1) Hemoglobin and cytochrome aa 3 show an absorption coefficient dependent on the state of oxidation in the near infrared light. Therefore, it is known that the concentration of oxygenated hemoglobin and oxidized cytochrome aa 3 can be determined with infrared light. In the tissue, infrared light is strongly scattered but only very slightly absorbed, with the scattering coefficient in the fatty tissue being in the order of 400 cm -1 . The determination of the concentration C of a substance of interest can be based on Lambert-Beer's law: I = I 0 e - [.mu.C + μ a + μ s ] t (1)

In dieser Formel bedeuten t die mittlere optische Weglänge der Photonen, μ der molare Absorptionskoeffizient der untersuchten Substanz, μa der Gesamtabsorptionskoeffizient aller anderen vorhandenen Substanzen, μa, der Streukoeffizient, I0 die eingestrahlte Lichtintensität sowie I die nach Absorption und Streuung gemessene Lichtintensität. Hierbei ist es unerheblich, ob die Messung im Durchlicht oder im Auflicht durchgeführt wird.In this formula, t represents the mean optical path length of the photons, μ the molar absorption coefficient of the substance under investigation, μa the total absorption coefficient of all other substances present, μ a , the scattering coefficient, I 0 the irradiated light intensity and I after absorption and scattered light intensity. It is irrelevant whether the measurement is carried out in transmitted light or reflected light.

Nimmt man an, dass bei einem ausgedehnten Objekt der Gesamtabsorptionskoeffizient μ und der Streukoeffizient μs örtlich konstant sind, so ergibt sich für eine gemessene Lichtintensität in einer bestimmten Stelle s(x, y, z) des Objektes: I = I0e–[μC(s)+μ a s ]t (2) Assuming that the total absorption coefficient μ and the scattering coefficient μ s are spatially constant for an extended object, the result for a measured light intensity in a specific location s (x, y, z) of the object is: I = I 0 e - [.mu.C (s) + μ a + μ s ] t (2)

Durch Messung von I an zwei benachbarten Stellen s und s + ds lässt sich aus der Gleichung (2) die Größe dA(s) = –In[I(ds + s)/I(s)] = μdC(s)t (3)mit dC(s) = C(s + ds) – C(s)bestimmen. Hierbei ist In der natürliche Logarithmus, dA die Absorptionsänderung und dC(s) die lokale Änderung der Konzentration C. Unter den obigen Annahmen lässt sich somit bei bekanntem Absorptionskoeffizienten μ durch Messung der Absorptionsänderung an benachbarten Stellen dA(s) nach Gleichung (3) die entsprechende Konzentrationsänderung dC(s) bestimmen.By measuring I at two adjacent locations s and s + ds, the quantity can be calculated from equation (2) dA (s) = -In [I (ds + s) / I (s)] = μdC (s) t (3) With dC (s) = C (s + ds) -C (s) determine. In this case, In is the natural logarithm, dA is the absorption change and dC (s) is the local change of the concentration C. Thus, with known absorption coefficient μ by measuring the absorption change at adjacent points dA (s) according to equation (3) determine the corresponding concentration change dC (s).

Hämoglobin in oxydierter Form – nachfolgend Hb02 genannt – absorbiert bevorzugt Licht der Wellenlänge λ1 = 850 nm, während Hämoglobin in reduzierter Form – nachfolgend HbR genannt – Licht bevorzugt mit einem lokalen Maximum etwa bei λ2 = 720 nm absorbiert. Entsprechendes gilt für die Chromophoren Cytochrom aa3, welche in reduzierter Form bevorzugt bei kurzen Wellenlängen λ1 < 700 nm und in oxydierter Form bevorzugt bei längeren Wellenlängen von etwa λ2 = 880 nm absorbieren. Derartige Substanzen absorbieren Licht in Abhängigkeit der Wellenlänge unterschiedlich, wobei zumindest für einen Wellenlängenbereich oder eine Wellenlänge eine maximale Absorption gegeben ist.Hemoglobin in oxidized form - hereinafter referred to as Hb0 2 - preferably absorbs light of wavelength λ 1 = 850 nm, while hemoglobin in reduced form - hereinafter called HbR - absorbs light preferably with a local maximum at about λ 2 = 720 nm. The same applies to the chromophores cytochrome aa 3 , which absorb in reduced form preferably at short wavelengths λ 1 <700 nm and in oxidized form preferably at longer wavelengths of about λ 2 = 880 nm. Such substances absorb light differently depending on the wavelength, whereby maximum absorption is given for at least one wavelength range or one wavelength.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, um eine räumlich und zeitlich aufgelöste Messung der Konzentrationen von Substanzen erreichen, welche entsprechend dem Oxygenisierungsgrad unterschiedliche Absorptionsbänder besitzen. Ferner soll vor allem der pulsatile Charakter des Sauerstoffmetabolismus örtlich und zeitlich aufgelöst dargestellt werden können. Das Verfahren und soll eine hohe Messgenauigkeit ergeben.Of these, The invention is based on the object, a method to propose a spatially and temporally resolved Measurement of the concentrations of substances reach, which accordingly the oxygenation have different absorption bands. Furthermore, especially the pulsatile nature of oxygen metabolism locally and temporally resolved can be represented. The method and should give a high accuracy.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.The solution This task is performed according to the characterizing Features of claim 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren zählt zur Scanning Laser Pulsoximetrie und beinhaltet die Kombination der Messung der Konzentrationen von wenigstens zwei Substanzen, die je nach Oxygenisierungsgrad unterschiedliche Absorptionsbänder besitzen, also für unterschiedliche Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche eine maximale Absorption des einfüllenden Lichtes ergeben. So ermöglicht dieses Verfahren insbesondere die Messung der Konzentration von oxydiertem bzw. reduziertem Hämoglobin oder wahlweise der Chromophoren Cytochrom aa3 mittels Absorptionsmessung sowie der bekannten Laser Scanning Technik, wobei durch Vorgabe des Abtastvorgangs der pulsatile Charakter des Sauerstoffmetabolismus örtlich und zeitlich aufgelöst dargestellt werden kann. Erfindungsgemäß wird das zu untersuchende Objekt mittels eines Laser-Abtastsystems rasterförmig und mit zwei Laserquellen unterschiedlicher Wellenlänge gleichzeitig abgetastet. Das Verfahren kann für Auflicht, wobei der einfallende Lichtstrahl reflektiert wird, ebenso zum Einsatz gelangen, wie für Geräte nach dem Durchlichtprinzip.The method according to the invention belongs to scanning laser pulse oximetry and comprises the combination of measuring the concentrations of at least two substances which have different absorption bands depending on the degree of oxygenation, ie for different wavelengths or wavelength ranges, a maximum absorption of the filling light. Thus, this method allows in particular the measurement of the concentration of oxidized or reduced hemoglobin or optionally of the chromophores cytochrome aa 3 by absorption measurement and the known laser scanning technique, which can be represented by specifying the scanning of the pulsatile nature of the oxygen metabolism dissolved in time and space. According to the invention, the object to be examined is scanned in a grid-like manner by means of a laser scanning system and simultaneously with two laser sources of different wavelengths. The method can be used for incident light, wherein the incident light beam is reflected, as well as for devices using the transmitted light principle.

Die unterschiedlichen Wellenlängen der beiden Laserquellen werden entsprechend den zu untersuchenden Substanzen vorgegeben, wobei die Wellenlängen insbesondere auf das Maximum der Absorption der zu untersuchenden Substanzen abgestimmt sind. So werden zur Messung der Konzentrationen von Hämoglobin die Wellenlängen von im wesentlichen 720 nm sowie 850 nm vorgegeben, während zur Messung der Konzentrationen von Cytochrom aa3 die Wellenlängen von vorzugsweise 700 nm und 880 nm vorgegeben werden. Zweckmäßig erfolgt eine praktisch gleichzeitige Abtastung der Substanzen. Es werden die örtlichen Ableitungen der Konzentrationsverläufe der beiden Substanzen erfaßt und nach örtlicher Integration werden die örtlichen Konzentrationen der beiden Substanzen insbesondere von oxydiertem sowie reduziertem Hämoglobin bzw. der Chromophoren Cytochrom aa3 selbst festgestellt. Es werden die relativen Werte der Konzentrationsverläufe und Konzentrationen festgestellt, zumal die optischen Weglängen der Photonen, vor allem aufgrund der starken Streuung, nicht unmittelbar bekannt sind. Darüber hinaus sei festgehalten, daß sich die Photonen aufgrund der starken Streuung nicht ideal gradlinig ausbreiten, wodurch eine starke Schwächung des Meßsignals und eine Begrenzung der örtlichen Auflösung bedingt ist, doch ist für diagnostische Aussagen in der Regel eine qualitative Bestimmung der Konzentrationen ausreichend.The different wavelengths of the two laser sources are specified according to the substances to be examined, the wavelengths being tuned in particular to the maximum of the absorption of the substances to be investigated. Thus, to measure the concentrations of hemoglobin, the wavelengths of substantially 720 nm and 850 nm are given, while for measuring the concentrations of cytochrome aa 3, the wavelengths of preferably 700 nm and 880 nm are given. Appropriately, a virtually simultaneous scanning of the substances takes place. The local derivatives of the concentration curves of the two substances are detected and after local integration, the local concentrations of the two substances, in particular of oxidized and reduced hemoglobin or the chromophores cytochrome aa 3 itself found. The relative values of the concentration gradients and concentrations are determined, especially since the optical path lengths of the photons are not immediately known, above all because of the strong scattering. In addition, it should be noted that the photons do not propagate ideally straightforward due to the large scattering, whereby a strong attenuation of the measurement signal and a limitation of the local resolution is due, but for diagnostic statements, a qualitative determination of the concentrations is sufficient.

Im Gegensatz zu allen bisher bekannten Verfahren ist die erfindungsgemäße Messung der Konzentrationen von Substanzen, welche ein von der Wellenlänge des einfallenden Lichtes abhängiges und voneinander unabhägiges Absorptionsverhalten aufweisen, insbesondere von HbO2 und HbR sowie Cytochrom aa3 in oxydierter und reduzierter Form gleichzeitig dreidimensional örtlich auflösend, zeitlich auflösend, nicht-invasiv und schnell. In der Augenheilkunde ist keine Erweiterung der Pupille des untersuchten Auges erforderlich. Das Verfahren ermöglicht die zeitlich und dreidimensional örtlich aufgelöste Messung der Konzentrationen von oxydiertem und reduziertem Hämoglobin bzw. Chromophoren Cytochrom aa3, wobei ferner durch Kombination mit der Messung der Fließgeschwindigkeit die örtlich aufgelöste Messung des Sauerstoffverbrauchs erfolgt.In contrast to all previously known methods, the measurement according to the invention of the concentrations of substances which have a dependent on the wavelength of the incident light and independent of each other absorption behavior, in particular of HbO 2 and HbR and cytochrome aa 3 in oxidized and reduced form simultaneously three-dimensional spatial resolution, time-resolved, non-invasive and fast. In ophthalmology, no enlargement of the pupil of the examined eye is required. The method enables the temporally and three-dimensionally spatially resolved measurement of the concentrations of oxidized and reduced hemoglobin or chromophores cytochrome aa 3 , wherein, in combination with the measurement of the flow rate, the spatially resolved measurement of the oxygen consumption is carried out.

Die Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens erstrecken sich in der Augenheilkunde auf alle Erkrankungen der Netzhaut und der Aderhaut, bei denen es durchblutungsbedingt oder metabolisch bedingt zu Störungen der Sauerstoffversorgung kommt. Typische Anwendungen sind Untersuchungen zur Sauerstoffsituation der Netzhaut und der Aderhaut bei der diabetischen Retinopathie, bei arteriellen und venösen Verschlüssen, bei Glaukomerkrankungen sowie bei der Makuladegeneration. Zu medizinischen Einsatzgebieten außerhalb der Augenheilkunde wird insbesondere auf die örtlich und zeitlich aufgelöste Bestimmung der Konzentration von oxydiertem und reduziertem Hämoglobin bzw. Cytochrom aa3 der Haut sowie weiterer Organe wie Herz, Leber, Darm und Gehirn im intraoperativen Einsatz verwiesen.The uses of the method according to the invention in ophthalmology extend to all diseases of the retina and the choroid, in which there is circulatory or metabolically caused disturbances of the oxygen supply. Typical applications are studies on the oxygen situation of the retina and the choroid in diabetic retinopathy, in arterial and venous occlusions, in glaucoma diseases and in macular degeneration. For medical applications outside the field of ophthalmology, in particular the spatially and temporally resolved determination of the concentration of oxidized and reduced hemoglobin or cytochrome aa 3 of the skin and other organs such as the heart, liver, intestine and brain in intraoperative use referenced.

Weitere besondere Ausgestaltungen und Vorteile sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen angegeben. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Further special embodiments and advantages are in the subclaims and the following description of two embodiments. The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. It demonstrate:

1 eine Prinzipdarstellung eines Gerätes zu Durchführung des Verfahrens, 1 a schematic representation of an apparatus for performing the method,

2 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsform des Gerätes. 2 a schematic diagram of another embodiment of the device.

1 zeigt in einer Prinzipdarstellung zwei Laserquellen 1, 2, welche jeweils Lichtstrahlen 3, 4 mit unterschiedlichen Wellenlängen λ1 und λ2 aussenden. So beträgt beispielsweise die Wellenlänge λ1 = 720 nm und die Wellenlänge λ2 beispielsweise 850 nm. Mittels eines geeigneten optischen Elements 6 werden die beiden Laserstrahlen 3, 4 zu einem einzigen Lichtstrahl 8 vereinigt. Das optische Element 6 kann als halbdurchlässiger Spiegel ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das optische Element 6 als ein Spiegel mit wellenlängenabhängiger Reflexion derart ausgebildet, daß er Licht mit einer Wellenlänge größer als einer vorgegebenen Wellenlänge von beispielsweise 780 nm reflektiert, jedoch Licht von einer Wellenlänge unterhalb der vorgegebenen Wellenlänge unbeeinflußt hindurchläßt. Der vereinigte Lichtstrahl 8 gelangt durch ein nachfolgend zu erläuterndes optisches Element 10, welches zur Trennung des rücklaufenden Lichtstrahles dient, zu einer Strahlablenkungsvorrichtung 12. 1 shows a schematic diagram of two laser sources 1 . 2 , which each light rays 3 . 4 emit at different wavelengths λ 1 and λ 2 . For example, the wavelength λ 1 = 720 nm and the wavelength λ 2, for example 850 nm. By means of a suitable optical element 6 become the two laser beams 3 . 4 to a single beam of light 8th united. The optical element 6 can be designed as a semitransparent mirror. Preferably, the optical element 6 is formed as a mirror with wavelength-dependent reflection such that it reflects light having a wavelength greater than a predetermined wavelength of, for example, 780 nm, but transmits light of a wavelength below the predetermined wavelength unaffected. The united ray of light 8th passes through an optical element to be explained below 10 , which serves to separate the returning light beam, to a beam deflection device 12 ,

Diese Strahlablenkungsvorrichtung 12 kann insbesondere gemäß der aus der DE 41 03 298 C2 vorbekannten Vorrichtung ausgebildet sein. Die Strahlablenkungsvorrichtung 12 besteht allgemein aus zwei periodisch drehbaren Spiegeln, welche den einfallenden Lichtstrahl, hier den gemeinsamen Lichtstrahl 8, entlang zweier zueinander orthogonaler Achsen ablenken. Hierbei oszilliert einer der beiden Spiegel schnell und lenkt den Lichtstrahl zeilenförmig ab, während der zweite Spiegel vergleichsweise langsam oszilliert und den Lichtstrahl in eine Richtung senkrecht zur Zeilenrichtung des ersten Spiegels ablenkt. Dies führt zu einer rasterförmigen zweidimensionalen Ablenkung des gemeinsamen Lichtstrahles 4. Der die Strahlablenkungsvorrichtung 12 verlassende, nunmehr richtungsveränderliche Lichtstrahl 14 wird mittels geeigneter Linsen 16 auf das zu untersuchende Objekt 18, z. B. die Retina des Auges, fokussiert und tastet dieses zweidimensional und rasterförmig ab.This beam deflection device 12 can in particular according to the from DE 41 03 298 C2 be formed prior art device. The beam deflection device 12 consists generally of two periodically rotatable mirrors, which the incident light beam, here the common light beam 8th , along two mutually orthogonal axes deflect. In this case, one of the two mirrors oscillates rapidly and directs the light beam in a line, while the second mirror oscillates comparatively slowly and deflects the light beam in a direction perpendicular to the line direction of the first mirror. This leads to a grid-shaped two-dimensional deflection of the common light beam 4 , The the beam deflection device 12 leaving, now directionally variable light beam 14 is by means of suitable lenses 16 on the object to be examined 18 , z. As the retina of the eye, focused and scans this two-dimensional and grid-shaped.

Das vom Objekt 18 gestreute und reflektierte Licht legt denselben optischen Weg durch das Linsensystem 16 und die Strahlablenkungsvorrichtung 12 zurück und wird mittels des bereits erwähnten optischen Elements 10 vom beleuchtenden, gemeinsamen Lichtstrahl 8 getrennt. Der so getrennte Lichtstrahl 20 wird sodann auf ein optisches Element 22 gelenkt, welches zur Trennung des rücklaufenden Lichtstrahles entsprechend unterschiedlichen Wellenlängen ausgebildet ist. So ist das optische Element 22 bevorzugt als ein Spiegel ausgebildet, welcher Licht einer Wellenlänge von mehr als beispielsweise 780 nm reflektiert, jedoch Licht mit einer Wellenlänge von weniger als beispielsweise 780 nm unbeeinflußt läßt. Der vom Objekt reflektierte und gestreute Lichtstrahl wird somit in zwei Lichtstrahlen 23, 24 entsprechend den Wellenlängen λ1 = 720 nm und λ2 = 850 nm geteilt. Die beiden getrennten reflektierten Lichtstrahlen 23, 24 werden auf zwei separate Detektoren 26, 27 gelenkt, welche die jeweilige Lichtintensität messen.The object 18 Scattered and reflected light sets the same optical path through the lens system 16 and the beam deflecting device 12 back and is by means of the already mentioned optical element 10 from the illuminating, common light beam 8th separated. The thus separated light beam 20 then becomes an optical element 22 directed, which is designed to separate the returning light beam according to different wavelengths. This is the optical element 22 preferably formed as a mirror, which reflects light of a wavelength greater than, for example, 780 nm, but leaves light with a wavelength of less than, for example, 780 nm unaffected. The reflected and scattered by the object light beam is thus in two light beams 23 . 24 divided according to the wavelengths λ 1 = 720 nm and λ 2 = 850 nm. The two separate reflected light beams 23 . 24 be on two separate detectors 26 . 27 steered, which measure the respective light intensity.

Durch Digitalisierung dieser Detektorsignale ergeben sich entsprechend den beiden Wellenlängen λ1 und λ2 gleichzeitig zwei zweidimensionale Bilder I (s, λ1) und I (s, λ2). Aus diesen beiden zweidimensionalen Bildern werden entsprechend der eingangs genannten Gleichung (3) die Absorptionsänderungen dA (s, λ1) und dA(s, λ2) bestimmt. Aus den Absorptionsänderungen werden dann die lokalen Konzentrationsänderungen dC1(s) und dC2(s) des oxydierten und reduzierten Hämoglobins bzw. Cytochrom aa3 berechnet. Aus den erhaltenen örtlichen Ableitungen der Konzentrationsverläufe der beiden Substanzen werden nach geeigneter, insbesondere örtlicher Integration die örtlichen Konzentrationen C1(s) und C2(s) der beiden untersuchten Substanzen bestimmt.By digitizing these detector signals, two two-dimensional images I (s, λ 1 ) and I (s, λ 2 ) result simultaneously according to the two wavelengths λ 1 and λ 2 . From these two two-dimensional images, the absorption changes dA (s, λ 1 ) and dA (s, λ 2 ) are determined in accordance with the aforementioned equation (3). From the absorption changes, the local concentration changes dC 1 (s) and dC 2 (s) of the oxidized and reduced hemoglobin or cytochrome aa 3 are then calculated. The local concentrations C 1 (s) and C 2 (s) of the two substances investigated are determined from the obtained local derivatives of the concentration curves of the two substances for suitable, in particular local integration certainly.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere derartige Bildpaare I (s, λ1) und I (s, λ2) für eine vorgegebene Zeitdauer, von vorzugsweise mindestens 1 sec. in einer schnellen Folge nacheinander aufgenommen, so daß beispielsweise 20 Bildpaare pro Sekunde zur Verfügung stehen. Ferner erfolgt während der Aufnahme der genannten Bilder eine simultane Bestimmung des Elektrokardiogramms, so daß eine zeitliche Zuordnung der Stoffkonzentrationen jedes Netzhautpunktes zum Herzschlag im Rahmen dieser Erfindung erfolgt.In a particular embodiment of the invention, a plurality of such image pairs I (s, λ 1 ) and I (s, λ 2 ) are successively recorded for a predetermined period of time, preferably at least 1 second in a fast sequence, so that, for example, 20 image pairs per second be available. Furthermore, a simultaneous determination of the electrocardiogram takes place during the recording of said images, so that a temporal assignment of the substance concentrations of each retinal point to the heartbeat takes place within the scope of this invention.

Ferner wird in zweckmäßiger Weise die Digitalisierung der Bilder in der Weise ausgestaltet, daß elektronisch bereits ein Teil der erläuterten Auswertungen durchgeführt wird. So wird zweckmäßig die erläuterte lokale Absorptionsänderung elektronisch und vor der Digitalisierung durchgeführt, wodurch eine erhebliche Verkürzung der zur Auswertung der Daten erforderlichen Zeit erzielt wird.Further will be done in a convenient way digitizing the images in such a way that electronically already part of the explained Evaluations carried out becomes. So it is expedient the explained local absorbance change done electronically and before digitization, creating a considerable shortening the time required to evaluate the data is achieved.

2 zeigt eine alternative Ausgestaltung, wobei hinsichtlich der übereinstimmenden Komponenten auf die Beschreibung der 1 verwiesen sei. Der vom Objekt 18 reflektierte und gestreute Lichtstrahl 20 wird nach der Trennung vom beleuchtenden Lichtstrahl (8) mittels des optischen Elements 10 direkt auf einen einzigen Detektor 28 gelenkt. Zusätzlich erfolgt eine Modulation der Intensitäten der beiden Laserquellen 1, 2 derart, daß während der Zeit des Abtastvorganges für eine Zeile nur eine der beiden Laserquellen 1, 2 eingeschaltet ist, während die zweite aber ausgeschaltet ist. Für die Dauer der nächsten Zeile wird dann umgekehrt der zweite Laser eingeschaltet und der erste Laser ausgeschaltet. Dieses abwechselnde Ein- bzw. Ausschalten der beiden Laser 1, 2 wird fortgesetzt, bis das gesamte Bild aufgenommen ist. Durch entsprechende Digitalisierung der Detektorsignale erhält man somit ebenfalls zwei zweidimensionale Bilder I (s, λ1) und I (s, λ2), aus welchen gemäß obigen Ausführungen die lokalen Konzentrationen C1(s) und C2(s) der beiden Substanzen bestimmt werden. Zur Aufnahme eines zweidimensionalen Bildes wird im Vergleich mit dem anhand von 1 erläuterten Verfahren die doppelte Zeit benötigt. Andererseits hat das alternativ vorgeschlagene Verfahren den Vorteil, daß nur ein einziger Detektor 28 und eine einzige Digitalisierungsvorrichtung erforderlich sind. 2 shows an alternative embodiment, with respect to the matching components to the description of 1 referenced. The object 18 reflected and scattered light beam 20 becomes after separation from the illuminating light beam ( 8th ) by means of the optical element 10 directly to a single detector 28 directed. In addition, there is a modulation of the intensities of the two laser sources 1 . 2 such that during the time of scanning for a line only one of the two laser sources 1 . 2 is turned on while the second one is off. Conversely, for the duration of the next line, the second laser is turned on and the first laser is turned off. This alternating switching on and off of the two lasers 1 . 2 will continue until the entire picture is taken. By corresponding digitization of the detector signals is thus also obtained two two-dimensional images I (s, λ 1 ) and I (s, λ 2 ), from which according to the above, the local concentrations C 1 (s) and C 2 (s) of the two substances be determined. To capture a two-dimensional image is compared with the basis of 1 described method requires twice the time. On the other hand, the alternative proposed method has the advantage that only a single detector 28 and a single digitizing device are required.

Es sei festgehalten, daß auch bei dem anhand von 2 erläuterten Verfahren mehrere Bilder, wie bereits erläutert, für die Dauer von wenigstens 1 sec. in einer schnellen Folge nacheinander aufgenommen werden können und ferner durch die simultane Bestimmung des Elektrokardiogramms während der Aufnahme gleichfalls die zeitliche Zuordnung der Sauerstoffkonzentrationen jedes Netzhautpunktes zum Herzschlag erfolgen kann.It should be noted that even with the basis of 2 explained method, several images, as already explained, for a period of at least 1 sec. In a rapid sequence can be successively recorded and also by the simultaneous determination of the electrocardiogram during the recording also the temporal allocation of the oxygen concentrations of each retinal point to the heartbeat can take place.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Kombination der oben erläuterten Scanning Laser Pulsoximetrie mit dem Verfahren der Scanning Laser Doppler Velocimetrie. Hierbei wird das Laser Scanning System entsprechend einer der anhand der 1 oder 2 erläuterten Verfahren ausgelegt und es erfolgt somit eine simultane Messung der beiden Wellenlängen oder die Bilder der beiden Wellenlängen werden in alternierenden Abtastzeilen aufgenommen. Darüber hinaus erfolgt der Abtastvorgang bevorzugt entsprechend des in der eingangs zitierten Patentanmeldung P 43 22 043.6-52 beschriebenen Verfahres bzw. des dort beschriebenen Gerätes. Hierbei werden nicht mehrere zweidimensionale Bilder nacheinander aufgenommen, sondern es wird jede Zeile eines Bildes in schneller Folge mehrfach, wenigstens zweimal, abgetastet und erst danach wird zur nächsten Zeile übergegangen. Es werden somit wiederum zwei zweidimensionale Bilder I (s, λ1) und I (s, λ2) erzeugt, wobei jedoch jeder einzelne Punkt dieser Bilder bei der Aufnahme in sehr schneller Folge mehrfach abgetastet wird. Die Folgen der N Meßwerte, wobei eine ganze Zahl gleich oder größer 2 ist, werden für jeden einzelnen Meßpunkt gespeichert. Durch Analyse der zeitlichen Variation in der Folge der gemessenen Intensität des reflektierten Lichts an jedem Punkt wird aufgrund des optischen Doppler-Effektes, wie in P 43 22 043 beschrieben, die Fließgeschwindigkeit des Blutes an jedem Meßpunkt bestimmt. Durch die erfindungsgemäße Kombination der Messung der Fließgeschwindigkeit mit der Messung der Konzentrationen der beiden Substanzen, insbesondere oxydiertes bzw. reduziertes Hämoglobin oder Chromophoren Cytochrom aa3, werden völlig neue Aussagen ermöglicht. So kann beispielsweise durch Multiplikation der Fließgeschwindigkeit mit den lokalen Konzentrationswerten der Sauerstoffverbrauch örtlich aufgelöst gemessen werden.In a particular embodiment of the invention, the combination of the above-explained scanning laser pulse oximetry with the method of scanning laser Doppler velocimetry. Here, the laser scanning system according to one of the basis of the 1 or 2 explained method designed and thus there is a simultaneous measurement of the two wavelengths or the images of the two wavelengths are recorded in alternating scan lines. In addition, the scanning is preferably carried out according to the method described in the cited patent application P 43 22 043.6-52 method or of the device described therein. In this case, not several two-dimensional images are successively recorded, but it is scanned each line of an image in rapid succession several times, at least twice, and only then is moved to the next line. Thus, once again two two-dimensional images I (s, λ 1 ) and I (s, λ 2 ) are generated, but each individual point of these images is scanned several times during the recording in a very fast sequence. The consequences of the N measured values, where an integer equal to or greater than 2, are stored for each individual measuring point. By analyzing the temporal variation in the sequence of the measured intensity of the reflected light at each point, the flow velocity of the blood at each measuring point is determined on the basis of the optical Doppler effect, as described in P 43 22 043. The inventive combination of the measurement of the flow rate with the measurement of the concentrations of the two substances, in particular oxidized or reduced hemoglobin or chromophores cytochrome aa 3 , allows completely new statements. For example, by multiplying the flow rate by the local concentration values, the oxygen consumption can be measured in a locally resolved manner.

Bei allen oben beschriebenen Realisationen läßt sich durch entsprechende Aufbereitung der Bilder die zweidimensional aufgelöste Pulsation der Netzhautoxygenisierung, kombiniert mit der Fließgeschwindigkeit im dritten Verfahren, als Film darstellen. Aus dieser Darstellung können weitere quantitative Parameter wie Pulswellenlaufgeschwindigkeit abgeleitet werden.at All the above-described realizations can be by appropriate Preparation of the images the two-dimensionally resolved pulsation retinal oxygenation, combined with flow rate in the third process, as a movie pose. From this presentation can derived further quantitative parameters such as pulse wave velocity become.

Bei jeder der oben beschriebenen Realisationen kann das Laser-Abtastsystem bevorzugt als konfokales optisches System ausgelegt werden. Hierbei befindet sich vor dem Detektor zur Messung der Intensität des reflektierten Lichts eine sehr kleine Blende, deren Position optisch konjugiert zur Fokalebene des abtastenden Lichtstrahls ist. Dadurch wird erreicht, daß Licht, das aus einer schmalen Umgebung um die Fokalebene reflektiert und somit an der Stelle der kleinen Blende fokussiert wird, diese Blende nahezu ungehindert passieren und detektiert werden kann, daß jedoch solches Licht, das von einer Stelle in einem Abstand von der Fokalebene reflektiert und deshalb nicht auf die kleine Blende fokussiert wird, wirksam unterdrückt wird. Dadurch ergibt sich eine zusätzliche Ortsauflösung in die Tiefe, so daß die Messungen selektiv in einzelnen Schichten des Objekts erfolgen können. Durch geeignete Einstellung der Fokalebene des abtastenden Lichtstrahls kann somit die Sauerstoffsituation der Netzhaut und der Aderhaut voneinander getrennt gemessen und betrachtet werden.In any of the above-described implementations, the laser scanning system may be preferably designed as a confocal optical system. Here, in front of the detector for measuring the intensity of the reflected light, there is a very small diaphragm whose position is optically conjugate to the focal plane of the scanning light beam. This ensures that light that reflects from a narrow environment around the focal plane and thus at the Focusing the small aperture is able to pass this aperture almost unhindered and can be detected, but that such light, which is reflected from a position at a distance from the focal plane and therefore not focused on the small aperture, is effectively suppressed. This results in an additional spatial resolution in the depth, so that the measurements can be made selectively in individual layers of the object. By suitable adjustment of the focal plane of the scanning light beam, the oxygen situation of the retina and the choroid can thus be measured and considered separately from one another.

Das vorgeschlagene Verfahren der Laser Scanning Pulsoximetrie ist nicht auf die hier erwähnten Stoffe Hämoglobin und Cytochrom aa3 beschränkt. Es kann in gleicher Weise zur Messung der Konzentrationen aller Substanzen eingesetzt werden, die insbesondere entsprechend ihrem Oxygenisierungsgrad unterschiedliche Absorptionsbanden haben, also für verschiedene Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche unterschiedliche Absorptionsgrade aufweisen.The proposed method of laser scanning pulse oximetry is not limited to the substances mentioned here hemoglobin and cytochrome aa 3 . It can be used in the same way for the measurement of the concentrations of all substances which have different absorption bands, in particular according to their degree of oxygenation, ie have different absorption levels for different wavelengths or wavelength ranges.

11
erste Laserquelle mit Wellenlänge λ1 first laser source with wavelength λ 1
22
zweite Laserquelle mit Wellenlänge λ2 second laser source with wavelength λ 2
33
Laserstrahl, Wellenlänge λ1 Laser beam, wavelength λ 1
44
Laserstrahl, Wellenlänge λ2 Laser beam, wavelength λ 2
66
optisches Element zur Vereinigung von 3 und 4 optical element for the union of 3 and 4
88th
vereinigter Lichtstrahlunited beam of light
1010
optisches Element zur Trennung von hin- und rücklaufendem Lichtstrahloptical Element for separating the back and forth light beam
1212
StrahlablenkungsvorrichtungBeam deflection device
1414
richtungsveränderlicher Lichtstrahldirection variable beam of light
1616
Linsensystemlens system
1818
zu untersuchendes Objektto examining object
2020
vom Objekt 18 reflektierter und gestreuter Lichtstrahlfrom the object 18 reflected and scattered light beam
2222
optisches Element zur Trennung von 20 optical element for the separation of 20
2323
Lichtstrahl, Wellenlänge λ1 Light beam, wavelength λ 1
2424
Lichtstrahl, Wellenlänge λ2 Light beam, wavelength λ 2
26–2826-28
Detektordetector

Claims (41)

Verfahren zur Bestimmung des Oxigenisierungsgrades eines Objektes (18), das wenigstens zwei Substanzen enthält, die Licht in Abhängigkeit der Wellenlänge unterschiedlich absorbieren, in welchem die Konzentrationen der zwei Substanzen gemessen werden, wobei das die zwei Substanzen enthaltende Objekt (18) von einem Lichtstrahl (14) mit wenigstens zwei unterschiedlichen Wellenlängen (λ1, λ2), die jeweils auf einen Wellenlängenbereich oder eine Wellenlänge abgestimmt sind, für welche die wenigstens zwei Substanzen eine Absorption aufweisen, rasterförmig zweidimensional mittels einer Strahlablenkungsvorrichtung (12) abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein die zwei Substanzen enthaltendes Objekt (18) zur Messung bereitgestellt wird, in welchem die erste der zwei Substanzen eine oxidierte Form der zweiten Substanz und die zweite der zwei Substanzen eine reduzierte Form der ersten Substanz ist, dass aus den bei der Abtastung erzeugten Signalen an zwei benachbarten Stellen s und ds + s im Objekt (18) die örtlichen Absorptionsänderungen an der Stellen s, die örtlichen Konzentrationsänderungen an der Stelle s aus den örtlichen Absorptionsänderungen an der Stelle (s) und die örtlichen Konzentrationen an der Stelle s aus den örtlichen Konzentrationsänderungen an der Stelle s der zwei Substanzen bestimmt werden, und dass der auf der örtlichen Konzentration der zwei Substanzen beruhende örtliche Oxigenisierungsgrad des Objektes (18) für eine Vielzahl von Stellen s im Objekt (18) aus den Signalen an zwei benachbarten Stellen s und ds + s bestimmt wird.Method for determining the degree of oxygenation of an object ( 18 ) containing at least two substances that absorb light differently depending on the wavelength in which the concentrations of the two substances are measured, wherein the object containing the two substances ( 18 ) of a light beam ( 14 ) having at least two different wavelengths (λ 1 , λ 2 ), which are each tuned to a wavelength range or a wavelength for which the at least two substances have an absorption, two-dimensionally in a grid shape by means of a beam deflection device ( 12 ) is scanned, characterized in that an object containing the two substances ( 18 ) is provided for measurement, in which the first of the two substances is an oxidized form of the second substance and the second of the two substances is a reduced form of the first substance, that of the signals generated at the sampling at two adjacent locations s and ds + s in the object ( 18 ) the local absorption changes at the points s, the local concentration changes at the point s from the local absorption changes at the point (s) and the local concentrations at the point s from the local concentration changes at the point s of the two substances are determined; the local degree of oxygenation of the object based on the local concentration of the two substances ( 18 ) for a plurality of places s in the object ( 18 ) is determined from the signals at two adjacent locations s and ds + s. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Substanz oxidiertes Hämoglobin und die zweite Substanz reduziertes Hämoglobin ist.Method according to claim 1, characterized in that that the first substance is oxidized hemoglobin and the second substance reduced hemoglobin is. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Substanz oxidiertes Chromophoren Cytochrom aa3 und die zweite Substanz reduziertes Chromophoren Cytochrom aa3 ist.A method according to claim 1, characterized in that the first substance is oxidized chromophore cytochrome aa 3 and the second substance is chromophore reduced cytochrome aa 3 . Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Substanzen an den zwei Wellenlängen (λ1, λ2) eine möglichst hohe Absorption aufweisen.A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the two substances at the two wavelengths (λ 1 , λ 2 ) have the highest possible absorption. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Substanzen Substanzen des Sauerstoffmetabolismus sind.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the two substances are substances of oxygen metabolism. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Wellenlängen (λ1, λ2) im nahen Infrarot liegen.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the two wavelengths (λ 1 , λ 2 ) are in the near infrared. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanzen gleichzeitig abgetastet werden, dass durch Digitalisierung der den unterschiedlichen Wellenlängen (λ1, λ2) entsprechenden Signale wenigstens zwei zweidimensionale Bilder in Abhängigkeit vom Ort und der Wellenlänge erhalten werden und/oder die örtlichen Ableitungen der Konzentrationsverläufe der Substanzen erfasst werden, und dass nach örtlicher Integration die örtlichen Konzentrationen der wenigstens zwei Substanzen bestimmt werden.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the substances are scanned simultaneously, that by digitizing the signals corresponding to the different wavelengths (λ 1 , λ 2 ) at least two two-dimensional images are obtained depending on the location and the wavelength and / / or the local derivatives of the concentration profiles of the substances are detected, and that after local integration, the local concentrations of the at least two substances are determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Laserstrahlen (3, 4) von wenigstens zwei Laserquellen (1, 2) zu einem Lichtstrahl (8) vereinigt werden, der über die gemeinsame Strahlablenkungsvorrichtung (12) zur Abtastung des Objektes (18) vorgesehen ist.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that laser beams ( 3 . 4 ) of at least two laser sources ( 1 . 2 ) to a Light beam ( 8th ), which is connected via the common beam deflection device ( 12 ) for scanning the object ( 18 ) is provided. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Lichtstrahl (8), welcher Licht mit den wenigstens zwei Wellenlängen (λ1, λ2) enthält, gleichzeitig das Objekt (18) abtastet und dass der vom Objekt (18) ausgesandte gestreute Lichtstrahl (20) nach Trennung entsprechend den Wellenlängen (21, 22) wenigstens zwei Detektoren (26, 27) zugeführt wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the common light beam ( 8th ), which contains light with the at least two wavelengths (λ 1 , λ 2 ), at the same time the object ( 18 ) and that of the object ( 18 ) emitted scattered light beam ( 20 ) after separation according to the wavelengths ( 21 . 22 ) at least two detectors ( 26 . 27 ) is supplied. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Objekt (18) ausgesandte und gestreute Lichtstrahl (20) nach Trennung vom beleuchtenden, gemeinsamen Lichtstrahl (8) direkt auf einen einzigen Detektor (28) gelenkt wird, wobei die Intensitäten der wenigstens zwei Laserquellen (1, 2) derart moduliert werden, dass die Abtastung des Objekts zeilenweise abwechselnd mit dem Licht einer der Laserquellen (1, 2) durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the object ( 18 ) emitted and scattered light beam ( 20 ) after separation from the illuminating, common light beam ( 8th ) directly onto a single detector ( 28 ), wherein the intensities of the at least two laser sources ( 1 . 2 ) are modulated such that the scanning of the object line by line alternately with the light of one of the laser sources ( 1 . 2 ) is carried out. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für eine vorgegebene Zeitdauer in schneller Folge nacheinander die Konzentrationsänderungen erfasst werden und dass durch simultane Bestimmung eine zeitliche Zuordnung der Konzentrationen der Substanzen zum Herzschlag durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 10, characterized that for a predetermined time in rapid succession, the concentration changes be detected and that by simultaneous determination of a temporal Assignment of the concentrations of substances to the heartbeat is performed. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer wenigstens eine Sekunde ist und/oder die simultane Bestimmung mittels Elektrokardiogramms erfolgt und/oder dass die Erfassung der Konzentrationsänderungen in Form von wenigstens zwei zweidimensionalen Bildern unter Berücksichtigung der Abtastpunkte und der Wellenlängen erfolgt.Method according to claim 11, characterized in that the time duration is at least one second and / or the simultaneous one Determination by means of electrocardiogram takes place and / or that the detection the concentration changes taking into account at least two two-dimensional images the sampling points and the wavelengths he follows. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanzen in einer Flüssigkeit enthalten sind, und dass eine Messung der Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch Bestimmung einer Frequenzverschiebung eines des in der Flüssigkeit reflektierten Laserstrahls gemäß dem Doppler-Effekt erfolgt, wobei jede Zeile eines Bildes in schneller Folge wenigstens zweimal abgetastet wird und erst danach in gleicher Weise die nächsten Zeilen abgetastet werden, dass an jedem Abtastpunkt entsprechend dem reflektierten Licht eine Anzahl N Messwerte gebildet wird, wobei N eine ganze Zahl gleich oder größer 2 ist, und dass aus der zeitlichen Variation der derart gemessenen Intensität des reflektierten Lichts am jeweiligen Abtastpunkt die Doppler-Verschiebung berechnet und hieraus die Fließgeschwindigkeit an jedem Punkt des Rasterfeldes bestimmt wird.Method according to one of claims 1 to 12, characterized that the substances in a liquid are included, and that a measurement of the flow rate of the liquid by determining a frequency shift of one of the in the liquid reflected laser beam according to the Doppler effect takes place, each line of an image in rapid succession at least is sampled twice and only then in the same way the next lines be sampled at each sampling point corresponding to the reflected Light a number N measured values is formed, where N is a whole Number is equal to or greater than 2, and that from the temporal variation of the thus measured intensity of the reflected Light at each sampling point, the Doppler shift calculated and from this the flow speed is determined at each point of the grid. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastung in wenigstens zwei Ebenen in unterschiedlicher Tiefe des Objekts (18) durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that the scanning in at least two levels in different depths of the object ( 18 ) is carried out. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Laser-Scanning-System mit konfokaler Anordnung zum Einsatz gelangt und wobei die Abtastung und Messung in wenigstens zwei unterschiedlichen Fokalebenen durchgeführt wird.Method according to claim 14, characterized in that that a laser scanning system with confocal arrangement is used and wherein the sampling and measurement in at least two different Focal planes performed becomes. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messung in unterschiedlichen Bereichen des Objektes (18) durch die Wahl der Wellenlänge des Laserlichts durchgeführt wird.A method according to claim 15, characterized in that a measurement in different areas of the object ( 18 ) is performed by the choice of the wavelength of the laser light. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass für die Messung in unterschiedlichen Bereichen des Objektes (18) zwei unterschiedliche Laserquellen (1, 2) zum Einsatz gelangen.A method according to claim 16, characterized in that for the measurement in different areas of the object ( 18 ) two different laser sources ( 1 . 2 ) are used. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des während der Abtastung reflektierten Lichtes in festen Zeitabschnitten gemessen wird.Method according to one of claims 13 to 16, characterized that the intensity during the the scanning of reflected light measured at fixed time intervals becomes. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastung entlang einer Linie erfolgt, wobei entlang der abgetasteten Linie eine Anzahl von M Messwerten erfasst und gespeichert wird, welche die reflektierten Lichtintensitäten an M individuellen Punkten entlang der abgetasteten Linie wiedergeben, wobei die Abtastung entlang der genannten Linie N mal in und dass nachfolgend für wenigstens eine weitere Linie entlang des Objektes diese Abtastung wiederholt wird.Method according to claim 18, characterized that the scanning is along a line, along the sampled line recorded and stored a number of M readings which reflects the reflected light intensities at M individual points along the sampled line, the sample being along said line N times in and that following for at least another line along the object repeats this scan becomes. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastung in gleichen zeitlichen Abständen durchgeführt wird.Method according to claim 19, characterized that the sampling is carried out at equal time intervals. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die pro abgetastete Linie erfasste Matrix von M × N Messwerten, enthaltend N Zeilen der örtlich aufgelösten sowie M Spalten der zeitlich aufgelösten reflektierten Lichtintensität einer Spektralanalyse unterworfen sind und hieraus die Frequenzverteilung der zeitlichen Schwankung der reflektierten Lichtintensität bestimmt wird, und dass aus der derart bestimmten Frequenzverteilung die Geschwindigkeitsverteilung der bewegten Teile der Flüssigkeit an dem jeweiligen Punkt des Objektes bestimmt wird.Method according to one of claims 13 to 20, characterized in that the matrix of M × N measured values acquired per scanned line, containing N lines of locally resolved and M columns of the time resolved reflected light intensity of a Spectral analysis are subjected and from this the frequency distribution the temporal variation of the reflected light intensity determined and that from the thus determined frequency distribution the Velocity distribution of the moving parts of the liquid is determined at the respective point of the object. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass für die Spektralanalyse eine diskrete Fourier-Transformation durchgeführt wird.Method according to claim 21, characterized that for the spectral analysis is performed a discrete Fourier transform. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Berechnung der typischen Fließgeschwindigkeit an jedem Punkt des abgetasteten zweidimensionalen Feldes des Objektes eine Matrix von M × L Geschwindigkeiten bestimmt wird, welche örtlich aufgelöst die Fließgeschwindigkeit wiedergibt.Method according to one of claims 13 to 22, characterized in that according to the calculation At each point of the scanned two-dimensional field of the object, a matrix of MxL velocities is determined at the typical flow rate which reflects the flow rate at a localized resolution. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix von M × L Geschwindigkeiten in einem Bild sichtbar gemacht wird.Method according to claim 23, characterized that the matrix of M × L Speeds in a picture is made visible. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Messwerte auf den Herzschlag synchronisiert wird.Method according to one of claims 1 to 24, characterized that the capture of readings synchronizes to the heartbeat becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Objekt (18) zurücklaufender Lichtstrahl (20) vom Lichtstrahl (8) mittels eines optischen Elements (10), das zwischen einem die Laserstrahlen (3, 4) vereinigenden optischen Element (6) und der Strahlablenkungsvorrichtung (12) liegt, getrennt wird und dass der getrennte Lichtstrahl entweder über ein optisches Element (22), welches die Trennung entsprechend den Wellenlängen (λ1, λ2) vornimmt, zwei Detektoren (26, 27) oder einem gemeinsamen Detektor (28) zugeführt wird.Method according to one of claims 1 to 25, characterized in that one of the object ( 18 ) returning light beam ( 20 ) from the light beam ( 8th ) by means of an optical element ( 10 ), which between one the laser beams ( 3 . 4 ) uniting optical element ( 6 ) and the beam deflection device ( 12 ) is separated, and that the separate light beam either via an optical element ( 22 ), which performs the separation according to the wavelengths (λ 1 , λ 2 ), two detectors ( 26 . 27 ) or a common detector ( 28 ) is supplied. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (6, 10) als ein halbdurchlässiger Spiegel oder als ein Spiegel mit Wellenlängen abhängiger Reflexion derart ausgebildet ist, dass er Licht mit einer Wellenlänge größer als eine vorgegebene Wellenlänge reflektiert, jedoch Licht von einer Wellenlänge unterhalb dieser vorgegebenen Wellenlänge im wesentlichen unbeeinflusst hindurch lässt.Method according to claim 26, characterized in that the optical element ( 6 . 10 ) is designed as a semitransparent mirror or a mirror with wavelength dependent reflection such that it reflects light having a wavelength greater than a predetermined wavelength, but allows light of a wavelength below this predetermined wavelength to pass through substantially unaffected. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Wellenlänge auf einen zwischen den Wellenlängen (λ1, λ2) der beiden Laserquellen (1, 2) liegenden Wert festgelegt ist.A method according to claim 27, characterized in that the predetermined wavelength to one between the wavelengths (λ 1 , λ 2 ) of the two laser sources ( 1 . 2 ) value is set. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl durch die Strahlablenkungsvorrichtung (12) periodisch in zwei zueinander senkrechten Richtungen durch eine Kontroll- und Steuerelektronik für die Durchführung der Abtastung und für die Bestimmung der Messwerte kombiniertes Laser-Scanning-System abgelenkt wird und dass die Analyse der gewonnenen Messwerte mittels eines Computers erfolgt.Method according to one of claims 1 to 25, characterized in that the laser beam through the beam deflection device ( 12 ) is periodically deflected in two mutually perpendicular directions by a control and control electronics for performing the scanning and for determining the measured values combined laser scanning system and that the analysis of the measured values obtained by means of a computer. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokalebene des abtastenden Laserstrahls mittels eines einem Linsensystem (16) zur Abbildung des abtastenden Laserstrahls auf das zu untersuchende Objekt (18) zugeordneten Fokussierelements eingestellt wird und dass der Strahl mit zwei periodisch und synchron bewegten Spiegeln zur Ablenkung des beleuchtenden Laserstrahls in zwei Dimensionen orthogonal zur optischen Achse abgelenkt wird.A method according to claim 29, characterized in that the focal plane of the scanning laser beam by means of a lens system ( 16 ) for imaging the scanning laser beam on the object to be examined ( 18 ) is adjusted and that the beam with two periodically and synchronously moving mirrors for deflecting the illuminating laser beam is deflected in two dimensions orthogonal to the optical axis. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spiegel mit hoher Frequenz (f) oszilliert und den Laserstrahl entlang einer Linie des untersuchten Objektes bewegt, wobei die Abtastung entlang der jeweiligen Linie des Objektes N mal erfolgt, wobei N eine ganze Zahl gleich oder größer 2 ist, wobei entlang der jeweiligen Linie für jeden der M Punkte N × die Messung in gleichen zeitlichen Abständen von 1/f erfolgt.Method according to claim 30, characterized in that that the second mirror oscillates at high frequency (f) and the Laser beam moved along a line of the object being examined, the scan being along the respective line of the object N times, where N is an integer equal to or greater than 2, along the respective line for each of the M points N × the measurement at equal intervals of 1 / f. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt des zweiten Spiegels in der Mitte des Abstandes zwischen dem ersten Spiegel und dessen Drehachse angeordnet ist und dass die Strahlen vom ersten Spiegel direkt zum zweiten Spiegel und umgekehrt verlaufen und/oder dass der erste Spiegel über einen Arm mit seiner zugehörenden Drehachse gekoppelt ist, wobei die Länge des Armes im wesentlichen gleich groß wie der genannte Abstand ist.Method according to one of claims 30 or 31, characterized that the center of the second mirror in the middle of the distance is arranged between the first mirror and its axis of rotation and that the rays from the first mirror go directly to the second mirror and vice versa and / or that the first mirror via an arm with his belonging Rotary axis is coupled, wherein the length of the arm is substantially equal as big as the said distance is. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass M × N Messwerte digitalisiert und in dem Computer gespeichert werden, wobei eine Matrix von M × N Messwerten gespeichert wird, deren N-Zeilen örtlich aufgelöst und deren M-Spalten zeitlich aufgelöst die reflektierte Lichtintensität an den einzelnen Punkten entsprechen.Method according to one of Claims 29 to 32, characterized that M × N Readings are digitized and stored in the computer, where a matrix of M × N Measured values is stored, whose N lines are resolved locally and their M columns temporally resolved the reflected light intensity at the individual points. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Einspeicherung der Orts-Zeit-Matrix für die Linie des Objektes mittels des ersten Spiegels der Laserstrahl im wesentlichen senkrecht zur Richtung der zunächst abgetasteten Linie auf wenigstens eine benachbarte Linie des Objekts (18) verschoben und entsprechend für diese Linie die Orts-Zeit-Matrix eingespeichert wird, wobei entsprechend der Anzahl L der abgetasteten Linien L-Matrizen mit jeweils M × N Messwerten mittels des Rechners gespeichert und/oder ausgewertet werden.A method according to claim 33, characterized in that after the storage of the location-time matrix for the line of the object by means of the first mirror of the laser beam substantially perpendicular to the direction of the first scanned line on at least one adjacent line of the object ( 18 ) and the location-time matrix is stored correspondingly for this line, with L-matrices each having M × N measured values being stored and / or evaluated by the computer in accordance with the number L of sampled lines. Verfahren nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Spektralanalyse durch einen geeigneten Signalprozessor oder einen hardwaremäßigen Fouriertransformator durchgeführt wird.A method according to claim 33 or 34, characterized that spectral analysis by a suitable signal processor or a hardware Fourier transformer is carried out. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der zurücklaufende Lichtstrahl (20) mit einer Avalanche Fotodiode detektiert wird.Method according to one of claims 26 to 35, characterized in that the returning light beam ( 20 ) is detected with an avalanche photodiode. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass ein polarisations-empfindliches optisches System verwendet wird, und dass eine Auskoppeleinrichtung verwendet wird, die derart polarisations-empfindlich ausgebildet ist, dass nur solches reflektiertes Licht, welches in einer zum beleuchteten Strahl um im westlichen 90° gedrehten Richtung linear polarisiert ist, zum Detektor (26, 27, 28) reflektiert wird, und/oder durch ein 1/4-Wellenlängen-Plättchen die Polarisationsrichtung des reflektierten Lichtes im Vergleich zur Polarisationsrichtung der Laserquelle um 90° gedreht wird.Method according to one of claims 26 to 36, characterized in that a polarization-sensitive optical system is used, and in that a decoupling device is used, which is formed so sensitive to polarization that only such reflected light, which is linearly polarized in a direction to the illuminated beam to the western 90 ° rotated direction to the detector ( 26 . 27 . 28 ) is reflected, and / or by a 1/4 wavelength plate, the polarization direction of the reflected light is rotated by 90 ° compared to the polarization direction of the laser source. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass eine linear polarisierte Lichtquelle zum Einsatz gelangt oder dass unpolarisiertes Laserlicht mittels eines Polarisators linear polarisiert wird.Method according to claim 37, characterized in that that a linearly polarized light source is used or that unpolarized laser light by means of a polarizer linear is polarized. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das 1/4-Wellenlängen-Plättchen zwischen dem untersuchten Objekt (18) und dem Auskoppelelement angeordnet ist.A method according to claim 37, characterized in that the 1/4 wavelength plate between the object ( 18 ) and the decoupling element is arranged. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem zweiten mit der Frequenz (f) bewegten Spiegel die Rücklaufzeit nach der Abtastung entlang einer Linie des Objektes zur Gewinnung von Daten genutzt wird, wobei für die jeweils abgetastete Linie eine zur ersten Orts-Zeit-Matrix zeitlich verschobene zweite Orts-Zeit-Matrix erfasst wird, und dass die genannten beiden Orts-Zeit-Matrizen getrennt voneinander Fourier-transformiert und anschließend unter Berücksichtigung des Verschiebungssatzes der Fourier-Transformation zu einem Gesamtspektrum kombiniert werden.Method according to one of Claims 26 to 39, characterized that at the second mirror with the frequency (f) moving the return time after scanning along a line of the object for extraction is used by data, where for the respective scanned line one time to the first location-time matrix moved second place-time matrix is detected, and that the said two Space-time matrices separated from each other Fourier-transformed and then under consideration of the shift set of the Fourier transform to an overall spectrum be combined. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 40, gekennzeichnet durch den Einsatz zur Laser-Doppler-Flowmetrie, wobei an jedem Punkt eines untersuchten Gebietes die gemessene Fließgeschwindigkeit mit dem Verhältnis der von unbewegten Komponenten und der von bewegten Komponenten reflektierten Lichtintensität multipliziert wird, wobei das Verhältnis aus der Analyse der Frequenzspektren gebildet wird.Method according to one of claims 26 to 40, characterized by using it for laser Doppler flowmetry, being at every point of a studied area the measured flow velocity with the ratio of of stationary components and those of moving components Light intensity multiplied by the ratio of the analysis of the frequency spectra is formed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19543020A1 (en) * 1995-11-18 1997-05-22 Boehringer Mannheim Gmbh Method and device for determining analytical data on the interior of a scattering matrix
US6494576B1 (en) 1999-09-30 2002-12-17 L'esperance, Jr. Francis A. Method and apparatus for spectrophotometry of the eye
DE102007004364A1 (en) * 2007-01-29 2008-07-31 Carl Zeiss Meditec Ag Device for manufacturing optical element for correction of age-related macular degeneration of retina of eye, has detection unit for identification of functioning macular regions of retina of eye

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2607169A1 (en) * 1976-02-21 1977-09-01 Battelle Institut E V Air pollution concentration profile measuring system - uses several radiation beams emitted from aircraft directed onto earth surface and reflected beam evaluation
EP0026046A1 (en) * 1979-09-05 1981-04-01 Imperial Chemical Industries Plc Method of and apparatus for monitoring gaseous pollutants
WO1993015391A1 (en) * 1992-01-29 1993-08-05 Sri International Diagnostic tests using near infrared laser absorption spectroscopy
DE4322043C2 (en) * 1993-07-02 1995-07-20 Heidelberg Engineering Optisch Method and device for measuring the flow rate, especially blood

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2607169A1 (en) * 1976-02-21 1977-09-01 Battelle Institut E V Air pollution concentration profile measuring system - uses several radiation beams emitted from aircraft directed onto earth surface and reflected beam evaluation
EP0026046A1 (en) * 1979-09-05 1981-04-01 Imperial Chemical Industries Plc Method of and apparatus for monitoring gaseous pollutants
WO1993015391A1 (en) * 1992-01-29 1993-08-05 Sri International Diagnostic tests using near infrared laser absorption spectroscopy
DE4322043C2 (en) * 1993-07-02 1995-07-20 Heidelberg Engineering Optisch Method and device for measuring the flow rate, especially blood

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