Funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) bei Kindern. Teil 1: Methodische und neurowissenschaftliche Grundlagen.

C. Hoppe & F. Haverkamp

Zentrum für Kinderheilkunde der Universität Bonn
Christian Hoppe, Frankenweg 30, 53225 Bonn, Tel. (0228) 464889
E-Mail: hoppe_c@t-online.de

Problemstellung: Untersuchungen mit heute verfügbaren bildgebenden Verfahren (fMRI, PET, SPECT, EEG/MEG) sind Kindern nur unter strengen Indikationen zumutbar. Für die Anwendung im Rahmen einer entwicklungsneuropsychologischen Fragestellung kommen sie jedoch nicht in Betracht, insbesondere aufgrund von Invasivität und zu hohen Untersuchungskosten. Ein neuer Weg könnte sich mit dem funktionellen, nichtinvasiven, nahinfrarotspektroskopischem Monitoring der cerebralen Oxygenation (fNIRS) eröffnen. Physikalische Grundlagen: Nahinfrarotes Licht (NIR-Licht) dringt ~6-8 cm tief in biologische Gewebe ein. Veränderungen der optischen Dichte (DOD) des Gewebes für NIR-Licht werden durch Konzentrationsänderungen lichtabsorbierender Substanzen (Chromophoren) bewirkt. Die Messung der DOD für Licht verschiedener Wellenlängen erlaubt die Schätzung der Konzentrationsänderungen mehrerer Chromophoren (LAMBERT-BEER-Gesetz). Die wichtigsten biologischen Chromophoren sind Hämoglobin (Hb) und Cytochromoxidase (CtOx), deren oxygenierter und deoxygenierter Anteil getrennt erfaßt wird. NIRS ermöglicht somit die nichtinvasive Überwachung der Oxygenation (Redoxstatus von Hb und CtOx) des durchleuchteten Gewebevolumens. Am Beispiel des NIRO 500 (Hamamatsu) wird die neurokognitive Anwendung erläutert. Zeitliche und räumliche Auflösung erscheinen für verschiedene interessante Fragestellungen als ausreichend. Neurowissenschaftliche Grundlagen: Während EEG und MEG elektroneuronale Prozesse erfassen, werden die von den übrigen Meßtechniken registrierten Biosignale durch neurometabolische Prozesse (z.B. Glucoseanreicherung bei PET) oder vasomotorisch bedingte Oxygenationsänderungen (BOLD-Response, z.B. bei fMRI) in der Folge lokaler, neuronaler Aktivierung hervorgerufen. Die BOLD-Response ist auch Grundlage der fNIRS. Diskussion: Funktionelle NIRS wird im Hinblick auf die Anwendung bei Kindern mit anderen Verfahren verglichen. Artefaktquellen und Sicherheitsaspekte werden diskutiert. Insgesamt erscheint die neue Methode als praktikables, noninvasives und äußerst preisgünstiges Verfahren. Ergebnisse einer ersten explorativen Studie werden auf einem zweiten Poster vorgestellt (Haverkamp & Hoppe, 1999).

Poster in der Gruppe Entwicklung, Mittwoch, 31. März 1999, 17:00-19:00, Foyer 2. Stock

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