Théorie Laser Doppler

L’effet Doppler est une variation apparente de la fréquence d’une onde émise par une source en mouvement par rapport à un observateur. Cet effet s’applique aux ondes sonores ou ultrasonores, comme aux ondes de hautes fréquences ou à la lumière. Pour la lumière on ne parle plus de fréquences mais de longueurs d’ondes.
Pour mesurer des flux microcirculatoires un vélocimètre à ultrasons ne suffit plus, en effet la localisation très superficielle des vaisseaux capillaires, leurs tailles et les vitesses des flux rendent les systèmes ultrasonores, bien connus en macro circulation, inopérants en microcirculation. Ici le vecteur lumière, comme support de mesure, devient indispensable, on utilise alors l’effet Doppler sur une lumière Laser pour ces mesures de flux. On ne parle plus alors de variations de fréquences mais de variations de longueur d’onde. Ces variations de longueurs d’onde sont infimes mais quantifiables. Pour que ces variations soient mesurables avec précision, il est important que les caractéristiques de la source Laser émettrice soient très stables et connues. On utilise pour cela une source dont la longueur d’onde fixe, généralement 780 nm, doit être maintenue très stable par une électronique appropriée. Pour effectuer une mesure, la lumière issue de la source Laser est véhiculée sur la zone d’investigation par une sonde à fibre optique. La sonde est mise en contact avec le tissu, à cet instant la lumière se trouve largement diffusée dans un petit volume tissulaire autour de la zone de contact. Une partie de cette énergie est absorbée par le tissu. La partie d’énergie lumineuse qui n’est pas absorbée est réfléchie à la fois par les structures fixes et les structures mobiles. Comme tout système à effet Doppler l’énergie réfléchie par les structures fixes ne subira pas de variation de sa longueur d’onde; par contre, l’énergie réfléchie par les structures mobiles, dans ce cas principalement les globules rouges, sera affectée d’un décalage de longueur d’onde. L’ampleur et les variations des longueurs d’ondes mesurées seront fonction du nombre et de la vitesse des cellules sanguines en mouvement, mais sans relation avec la direction de ces mouvements. Cette information lumineuse est captée par une deuxième fibre optique ramenant le signal vers l’appareil, puis traité électroniquement.
Souvent l’énergie lumineuse ne retourne pas directement vers la surface. Les photons percutant les globules rouges, ceux-ci deviennent à leur tour des réémetteurs de lumière provoquant alors un phénomène de réflexions multiples avant que cette énergie lumineuse ne retourne vers la surface pour être captée par la fibre de réception. Cette contrainte physique implique un traitement de signal très soigné et nécessaire, permettant de conserver à l’appareil une grande linéarité en fonction de la variabilité et de la grande dynamique des flux mesurés.
Perimed depuis les débuts, a toujours innové en ce sens en déployant des solutions techniques adaptées.
Aucun Laser Doppler ne peut sérieusement produire des résultats en valeurs absolues (par exemple ml/min/100 grammes de tissu). Les mesures sont exprimées dans une unité arbitraire et relative : l’Unité de Perfusion (PU). On travaille donc le plus souvent en variations de valeurs relatives à la suite de stimulations de la microcirculation. Pour rendre comparable les résultats il est essentiel de pouvoir néanmoins calibrer son Laser Doppler. Perimed a ainsi été le premier fabriquant à développer un étalon pour les Laser Doppler : Le « Motility Standard »

Différentes informations peuvent être obtenues sur un Laser PERIFLUX :

La Perfusion, exprimée en PU ; la lumière totale réfléchie appelée TB (Total Backscatter) ; la concentration de cellules en mouvement appelée CMBC (Concentration of Moving Blood Cells), la Vélocité appelée VU.

La perfusion : PU = VU x CMBC.

Le PERIFLUX permet l’évaluation de la perfusion microvasculaire en temps réel. La technique offre l’avantage d’être soit non invasive ou invasive selon les tissus étudiés. Une large gamme de sondes permet une adaptation optimum pour chaque type de zone étudiée.