Artimojo infraraudonųjų spindulių spektroskopija yra analitinis metodas, pagrįstas absorbcija of elektromagnetinis spinduliavimas trumpųjų bangų infraraudonųjų spindulių diapazone. Jis turi daugybę taikymo sričių chemijoje, maisto technologijose ir medicinoje. Medicinoje tai, be kita ko, yra vaizdavimo būdas parodyti smegenys veikla.
Kas yra beveik infraraudonųjų spindulių spektroskopija?
Medicinoje šalia infraraudonųjų spindulių spektroskopija, be kita ko, yra vaizdavimo technika, rodanti smegenys veikla. Artimojo infraraudonųjų spindulių spektroskopija, taip pat sutrumpinta kaip NIRS, yra infraraudonųjų spindulių spektroskopijos (IR spektroskopija) šaka. Fiziškai IR spektroskopija remiasi absorbcija of elektromagnetinis spinduliavimas sužadinant vibracines būsenas molekulės ir atomų grupės. NIRS tiria medžiagas, kurios sugeria nuo 4,000 iki 13,000 2500 vibracijų / cm dažnių diapazone. Tai atitinka bangos ilgio diapazoną nuo 760 iki XNUMX nm. Šiame diapazone vibracijos vanduo molekulės ir funkcinės grupės, tokios kaip hidroksilas, amino, karboksilas, taip pat CH grupė, daugiausia sužadinamos. Kada elektromagnetinis spinduliavimas šio dažnio diapazono patenka į atitinkamas medžiagas, vibracijos sužadinamos absorbcija fotonų su būdingu dažniu. Kai radiacija praeina per mėginį arba atsispindi, absorbcijos spektras užregistruojamas. Šis spektras rodo absorbcijas linijų pavidalu, esant tam tikram bangos ilgiui. IR spektroskopija, ypač artimųjų infraraudonųjų spindulių spektroskopija, gali suteikti informacijos apie tiriamų medžiagų molekulinę struktūrą kartu su kitomis analizės metodikomis, atveriant plačią taikymo sritį, pradedant chemine analize, baigiant pramonine ir maisto paskirtimi, baigiant medicina.
Funkcija, poveikis ir tikslai
Artimojo infraraudonųjų spindulių spektroskopija medicinoje naudojama jau 30 metų. Čia jis, be kita ko, tarnauja kaip vaizdavimo metodas nustatant smegenys veikla. Be to, jis gali būti naudojamas matuoti deguonis turinys kraujas, kraujas apimtisir kraujotaka įvairiuose audiniuose. Procedūra yra neinvazinė ir neskausminga. Trumpųjų bangų infraraudonųjų spindulių šviesos pranašumas yra geras audinių pralaidumas, todėl ji praktiškai iš anksto nustatyta medicinos reikmėms. Naudojant arti infraraudonųjų spindulių spektroskopiją per kaukolės dangtelį, smegenų veikla nustatoma pagal išmatuotus dinaminius pokyčius deguonis turinį kraujas. Šis metodas pagrįstas neurovaskulinės jungties principu. Neurovaskulinė jungtis pagrįsta tuo, kad smegenų veiklos pokyčiai taip pat reiškia energijos poreikio pokyčius ir todėl deguonis paklausa. Bet koks smegenų aktyvumo padidėjimas taip pat reikalauja didesnio koncentracija deguonies kraujas, kaip nustatyta artimojo infraraudonųjų spindulių spektroskopijoje. Deguonį surišantis substratas kraujyje yra hemoglobinas. Hemoglobinas yra su baltymais susijęs pigmentas, atsirandantis dviem skirtingomis būsenos formomis. Yra deguonies ir deguonies hemoglobinas. Tai reiškia, kad jis yra arba deguonies, arba deguonies. Kai jis keičiasi iš vienos formos į kitą, keičiasi jo spalva. Tai taip pat turi įtakos šviesos pralaidumui. Deguonies turintis kraujas infraraudonajai šviesai yra skaidresnis nei deguonies stokojantis kraujas. Taigi, kai infraraudonoji šviesa praeina, galima nustatyti deguonies apkrovos skirtumus. Apskaičiuojami absorbcijos spektrų pokyčiai ir pateikiamos išvados apie momentinę smegenų veiklą. Šiuo pagrindu NIRS dabar vis dažniau naudojama kaip vaizdavimo technika smegenų veiklai vizualizuoti. Taigi artima infraraudonųjų spindulių spektroskopija taip pat leidžia tirti pažinimo procesus, nes kiekviena mintis taip pat generuoja didesnę smegenų veiklą. Taip pat galima lokalizuoti padidėjusio aktyvumo sritis. Šis metodas taip pat tinka realizuoti optinę smegenų ir kompiuterio sąsają. Smegenų ir kompiuterio sąsaja reiškia sąsają tarp žmonių ir kompiuterių. Šios sistemos naudingos ypač žmonėms su fizine negalia. Pavyzdžiui, jie gali sukelti tam tikrus veiksmus per kompiuterį, turėdami gryną minties jėgą, pavyzdžiui, protezų judėjimą. Kiti NIRS pritaikymai medicinoje yra nepaprastoji medicina. Pavyzdžiui, prietaisai stebi deguonies tiekimą intensyviosios terapijos skyriuose arba po operacijų. Tai užtikrina greitą reagavimą ūmaus deguonies trūkumo atveju. Net ir infraraudonųjų spindulių spektroskopija gerai veikia stebėsena kraujotakos sutrikimai arba raumenų aprūpinimo deguonimi optimizavimas pratimo metu.
Rizika, šalutinis poveikis ir pavojai
Artimosios infraraudonųjų spindulių spektroskopijos naudojimas yra be rūpesčių ir nesukelia šalutinio poveikio. Infraraudonųjų spindulių yra mažos energijos spinduliuotė, kurios nėra vadovauti bet kokiai biologiškai svarbių medžiagų žalai. Net genetinė medžiaga nėra užpulta. Spinduliavimas sukelia tik įvairių biologinių virpesių būsenų sužadinimą molekulės. Procedūra taip pat neinvazinė ir neskausminga. Kartu su kitais funkciniais metodais, tokiais kaip MEG (magnetoencefalografija), fMRI (funkcinis magnetinio rezonanso tomografija), PET (pozitrono emisijos tomografija), arba SPECT (vieno fotono emisija kompiuterinė tomografija), beveik infraraudonųjų spindulių spektroskopija gali gerai vaizduoti smegenų veiklą. Be to, beveik infraraudonųjų spindulių spektroskopija turi didelį potencialą stebėsena deguonis koncentracija kritinėje globoje. Pavyzdžiui, tyrimas Liubeko širdies chirurgijos klinikoje rodo, kad chirurginę riziką širdies chirurgijoje galima numatyti patikimiau nei taikant ankstesnius metodus, nustatant smegenų deguonies prisotinimą naudojant NIRS. Netoli infraraudonųjų spindulių spektroskopija taip pat duoda gerų rezultatų taikant kitas intensyviosios terapijos programas. Pavyzdžiui, jis taip pat naudojamas sunkios būklės pacientams intensyvios terapijos skyriuose stebėti, kad būtų išvengta hipoksijos. Įvairių tyrimų metu NIRS lyginamas su įprastais stebėsena. Tyrimai rodo arti infraraudonųjų spindulių spektroskopijos potencialą, bet ir apribojimus. Tačiau pastarųjų metų technikos pažanga leido atlikti vis sudėtingesnius matavimus. Tai leidžia vis tiksliau užfiksuoti ir vaizduoti biologiniame audinyje vykstančius medžiagų apykaitos procesus. Netoli infraraudonųjų spindulių spektroskopija ateityje medicinoje vaidins dar didesnį vaidmenį.
