Tissue oxygen saturation measurements by using optical fiber spectroscopy: Assessment of free flap perfusion

Abstract

Özetçe Form ve fonksiyon oluşturmak amacıyla, kanlanması aktarıldığı yerde devam edecek şekilde başka bir vücut bölgesine aktarılan doku parçalarına, serbest flep adı verilir. Nakledilen dokularda lokal doku oksijenasyonu yani kan akımının korunması flep canlılığı için çok önemlidir. Dünyada fleplerin takibinde kullanılan objektif bir altın standart metot henüz mevcut değildir. Birçok başarısız serbest flep erken teşhis ve zamanında müdahale ile kurtarılabilir. Bu nedenle klinisyenler güvenilir postoperatif flep izlemenin önemini vurgular. Bu çalışmanın amacı lokal doku oksijen saturasyonunu (StO 2 ) in-vivo olarak ölçmek için non-invasiv ve gerçek zamanda çalışan spektroskopik bir sistem geliştirmek ve sistemin flep operasyonlarından sonra dokunun canlılığını izlemedeki duyarlılığını ve özgünlüğünü belirlemektir. Spektroskopik ölçümler için deney düzeneği; küçük bir spektrometre, fiber optik prob ve tungsten-halojen ışık kaynağından oluşmaktadır. Çalışmada oksijen saturasyonu ve spektrumlar arasındaki ilişkiyi belirlemek için sağlıklı gönüllülerden alınan kanlardan oksijen gazı geçirilerek farklı oksijen saturasyonlarında kan örnekleri hazırlandı ve spektroskopik ölçümler alındı. Daha sonra geliştirilen yöntem postoperatif flep olgularında doku canlılığını belirlemede kullanıldı. Sonuçlar fiber optik spektroskopi sisteminin in-vivo StO 2 düzeyini ölçmeye duyarlı bir yöntem olduğunu gösterdi. StO 2 düzeyini ölçmek için geliştirilen bu sistemin, doku perfüzyonunu değerlendirme ve flep prognozu takibinde yatakbaşı monitörü olarak geliştirilme potansiyeli vardır. AbstractThe free flap is a unit of tissue and is transferred from one site to another with the aim of improving form and function while maintaining its own blood supply. A perfusion with sufficient tissue oxygenation is important for the survival of free flaps. The gold standard method for monitoring free flap has yet to be established. Many failing free flaps can be salvaged with early identification and prompt intervention. Therefore clinicians underscores for the importance of reliable postoperative flap monitoring.The aim of this study is to develop a spectroscopic system running non-invasive in real time to measure local tissue oxygen saturation in vivo and to investigate the sensitivity and specificity of the method in postoperative flap viability monitoring. The experimental set up for the spectroscopic measurements was consists of a miniature spectrometer, a fiber optical probe, a halogen-tungsten light source and a laptop. In the study, human blood samples with different level of oxygen saturations have been prepared and spectra were acquired using a fiber optical probe to investigate correlation between the oxygen saturations and the spectra. Then this method was used to determine tissue viability in postoperative flap cases. The results suggested that fiber optical spectroscopy is a sensitive method to estimate the StO 2 levels in vivo. The technique developed to measure tissue StO 2 has potential to improve bedside monitoring device for assess t...