İn-vivo doku oksijen saturasyonunun ölçülmesi için spektroskopik bir yöntemin geliştirilmesi ve postoperatif flep olgularında doku canlılığını belirlemede kullanılması
Development of spectroscopic method for measuring in-vivo tissue oxygen saturation and using it in postoperative flap surgery  for assessment of tissue perfusion
Yazar: ASLINUR SIRCAN KÜÇÜKSAYAN
Danışman: PROF. DR. MURAT CANPOLAT
Akdeniz Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Biyofizik = Biophysics
Dizin: Absorpsiyon = Absorption ; Cerrahi flepler = Surgical flaps ; Gref yaşaması = Graft survival ; Oksijen satürasyonları = Oxygen saturation ; Spektrum analizi = Spectrum analysis

Özet:
Amaç: Dokuların oksijen saturasyonunun (StO2) bilinmesi medikal uygulamalar için oldukça yararlı bir bilgidir. Doku nakillerinde flep canlılığının korunması için lokal doku oksijenasyonu, çok önemlidir. Ayrıca bazı hastalıklarda lokal mikrovasküler değişimler meydana gelmesi de oksijen saturasyonun da değişime sebep olur. Dolayısıyla in vivo StO2 doku fizyolojisi ve patolojisi hakkında bilgi verir. Bu çalışmanın amacı StO2 değerini in vivo olarak ölçmek için invasif olmayan ve gerçek zamanlı çalışan spektroskopik yöntem geliştirmek ayrıca yöntemin flep canlılığını izlemedeki duyarlılık ve özgünlüğünü belirlemektir.
Yöntem: Spektroskopik ölçümlerde kullanılacak deney düzeneği; spektrometre, fiber optik prob ve tungsten-halojen ışık kaynağından oluşmaktadır. Çalışmada StO2 ve spektrumlar arasındaki ilişkiyi bu için sağlıklı gönüllülerden alınan kanlardan oksijen gazı geçirilerek farklı oksijen saturasyonlarında kan örnekleri hazırlandı ve spektroskopik ölçümler alındı. Daha sonra geliştirilen yöntemle flep olgularında ameliyat sonrası StO2 ölçümü yapıldı.
Bulgular: Kan örneklerinden elde edilen geri yansıma spektrumlarında 760 nm ve 790 nm dalga boylarında ölçülen ışık şiddetleri oranlarının oksijen saturasyonu arttıkça lineer olarak arttığı belirlendi. Spektroskopik yöntemle oksijen saturasyonunun %2.9 hata ile hesaplanabildiği gösterildi. Geliştirilen bu yöntem ile postoperatif flep olgularında doku canlılığı belirlendi. Yapılan klinik çalışmada 20 hastanın flebinden alınan ölçümlerde, dört hastada oksijen saturasyonunda düşme erken aşamada belirlendi. Spektroskopik ölçümlerle klinik veriler karşılaştırıldığında, geliştirilen yöntemin doku oksijen saturasyonunun belirlemede %100 duyarlılık ve özgünlüğe sahip olduğu gösterildi.
Sonuç: Sonuçlar geliştirlen yöntem ile in vivo StO2 değerlerinin ölçülebileceğini gösterdi.  StO2 değerini ölçmek için geliştirilen bu yöntemin, doku canlılığını değerlendirme ve ameliyat sonrası flep takibinde hastabaşı monitörü olarak geliştirilme potansiyeli olduğu belirlendi.

Abstract:
Objective: Tissue oxygen saturation (StO2) is known quite useful parameter for medical applications. For viability of free flaps, tissue oxygenation is important. Some diseases cause local microvascular modification results in tissue oxygenation changes. Therefore, in vivo StO2 measurements enable us to acquire information regarding the physiology and pathology of the tissue. The aim of this study is to develop a spectroscopic method running non-invasive in real time to measure StO2 in vivo and to investigate the sensitivity and specificity of the system in postoperative flap viability monitoring.
Method: The experimental set up for the spectroscopic measurements was consists of a miniature spectrometer, a fiber optical probe and, a halogen-tungsten light source. In the study, human blood samples with different level of oxygen saturations have been prepared and spectra were acquired using a fiber optical probe in order to investigate correlation between the spectroscopic measurements and standart measurements of oxygenation saturation. Then, the method was used to determine tissue viability in postoperative flap cases.
Results: A linear correlation obtained between the oxygen saturation of the blood samples and the ratio of the spectroscopic measurements at wavelengths of 660 nm to 790 nm. Then, oxygen saturations of the blood samples were estimated from the spectroscopic measurements within an error of 2.9%.  In the clinical trial, spectroscopic measurements acquired on twenty patients and lower tissue oxygenation defined from the 4 flaps before the clinical observation. It has been shown that the spectroscopic measurements is able to define lower tissue oxygenation before the clinical observation with %100 sensitivity and specifity.  
Conclusion: The results suggested that fiber optical spectroscopy is a sensitive method to estimate the StO2 levels in vivo. The technique developed to measure tissue StO2 has potential to improve bedside monitoring device for assess tissue perfusion and follow up prognosis of flap.