MediTECH Electronik GmbH - Warnke-Verfahren: Hören - Sehen - Bewegen

Physiologische Grundlagen



Das HEG-System basiert im Wesentlichen auf den Erkenntnissen der Pulsoxymetrie.

Gemessen wird mit einem Sensor, der auf der einen Seite mit zwei in einem definierten Infrarot-Bereich (Wellenlänge 850 nm) und Rot-Bereich  (Wellenlänge 647 nm (Dominant Performance)) leuchtende Lichtquellen, auf der anderen mit einem Fotosensor ausgestattet ist.

Beide Lichtwellen sind in der Lage, Stirnmuskulatur, Schädelknochen und die äußere Hirnhaut (Dura mater) zu durchdringen. Bei einer Eindringtiefe von ca. 2,5 cm wird das Licht gestreut, dadurch in alle Richtungen verteilt und es gelangt somit auch zu dem Empfänger.

  • Wenn Rotlicht (647nm (dominant performance) Oxyhämoglobin durchstrahlt, wird nur eine geringe Menge Licht absorbiert.
  • Wenn Infrarotlicht (850 nm) Oxyhämoglobin durchstrahlt, wird mehr Licht absorbiert.
  • Wenn Rot- und Infrarotlicht Desoxyhämoglobin durchstrahlen, verhält sich die Lichtabsorption genau umgekehrt.

Oxyhämoglobin hat eine hellrote Farbe, Desoxyhämoglobin eine purpurrote Farbe. Das Absorptionsverhalten ist dadurch unterschiedlich. Der Fotosensor misst die nicht absorbierten Rot- und Infrarotlichtanteile, die Software berechnet aus den eingehenden Signalen das Verhältnis (HEG-Ratio = Rot/Infrarot) dieser Absorptionsdifferenz.

Das Prinzip auf dem diese Messtechnik beruht ist das Beer’sche Gesetz.

Die Hämoglobinmoleküle transportieren 98-99% des im Blut vorhandenen Sauerstoffs. Sauerstoff hat die Eigenschaft, sich reversibel an Hämoglobin zu binden (vier Sauerstoffmoleküle an einem Hämoglobinmolekül). Sobald ein Sauerstoffmolekül gebunden ist, folgen die anderen drei sehr schnell und ohne Verzögerung. Dies ist ein “Alle oder Keiner“-Mechanismus. Ein Hämoglobinmolekül gilt nur dann als gesättigt, wenn es vier Sauerstoffmoleküle gebunden hat. Es wird dann als Oxyhämoglobin (HbO2) bezeichnet. Ein Hämoglobinmolekül, das keinen Sauerstoff an den vier Verbindungsarmen trägt, gilt als „reduziertes“ oder „Desoxy“-Hämoglobin (Hb).

Hämoglobin ist locker und reversibel. Es ermöglicht Sauerstoff entsprechend dem metabolischen Bedarf und Verbrauch aufzunehmen und abzugeben. Von jedem Gramm Hämoglobin können 1,34 ml Sauerstoff transportiert werden.

Neuronale Aktivität führt zu einem erhöhten Sauerstoffverbrauch und somit zunächst zu mehr desoxygeniertem Hämoglobin; dieser Effekt wird jedoch überkompensiert durch einen vermehrten zerebralen Blutfluss mit einströmendem oxygenierten Hämoglobin („neurovaskuläre Kopplung“), so dass schließlich die Hb-Konzentration in aktivierten Hirnarealen abnimmt und somit der HEG-Wert ansteigt. Dies geschieht in Bruchteilen von Sekunden.


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