طیف سنجی نزدیک مادون قرمز یک روش تحلیلی مبتنی بر است جذب of تابش الکترومغناطیسی در محدوده نور مادون قرمز موج کوتاه. این کاربردهای زیادی در شیمی ، فناوری غذایی و پزشکی دارد. در پزشکی ، از جمله موارد دیگر ، یک روش تصویربرداری برای نشان دادن است مغز فعالیت.
طیف سنجی نزدیک به مادون قرمز چیست؟
در پزشکی ، طیف سنجی نزدیک به مادون قرمز ، از جمله موارد دیگر ، یک روش تصویربرداری برای نشان دادن است مغز فعالیت. طیف سنجی مادون قرمز نزدیک که به اختصار NIRS نیز شناخته می شود ، شاخه ای از طیف سنجی مادون قرمز (طیف سنجی IR) است. از نظر جسمی ، طیف سنجی IR بر اساس جذب of تابش الکترومغناطیسی با تحریک حالت های ارتعاشی در مولکول ها و گروههایی از اتمها. NIRS موادی را بررسی می کند که در محدوده فرکانس 4,000 تا 13,000 ارتعاش در سانتی متر جذب می شوند. این مربوط به محدوده طول موج از 2500 تا 760 نانومتر است. در این محدوده ، ارتعاشات از آب مولکول ها و گروههای عملکردی ، مانند هیدروکسیل ، آمینو ، کربوکسیل و همچنین گروه CH ، عمدتا هیجان زده هستند. چه زمانی تابش الکترومغناطیسی از این دامنه فرکانس به مواد مربوطه برخورد می کند ، تحریک ارتعاشات با اتفاق می افتد جذب فوتون ها با فرکانس مشخصه پس از عبور تابش از نمونه یا منعکس شدن ، طیف جذب ثبت می شود. این طیف سپس جذب ها را به صورت خطوط در طول موج های خاص نشان می دهد. در ترکیب با سایر تکنیک های تحلیلی ، طیف سنجی IR و به ویژه طیف سنجی نزدیک به مادون قرمز می تواند اطلاعاتی راجع به ساختار مولکولی مواد مورد بررسی فراهم کند و طیف گسترده ای از کاربردها را از تجزیه و تحلیل شیمیایی گرفته تا کاربردهای صنعتی و غذایی تا پزشکی باز کند.
عملکرد ، اثر و اهداف
طیف سنجی مادون قرمز در حال حاضر به مدت 30 سال در پزشکی مورد استفاده قرار گرفته است. در اینجا ، از جمله ، به عنوان یک روش تصویربرداری در تعیین مغز فعالیت. علاوه بر این ، می توان از آن برای اندازه گیری استفاده کرد اکسیژن محتوای خون، خون حجم، و جریان خون در بافتهای مختلف. این روش غیرتهاجمی و بدون درد است. مزیت نور مادون قرمز موج کوتاه نفوذپذیری خوب آن در بافت است ، و باعث می شود آن را برای کاربردهای پزشکی از قبل تعیین کنند. با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز از طریق جمجمه ، فعالیت مغز توسط تغییرات دینامیکی اندازه گیری شده تعیین می شود اکسیژن محتوا در خون. این روش بر اساس اصل کوپلینگ عصبی عروقی است. اتصال عصبی عروقی مبتنی بر این واقعیت است که تغییرات در فعالیت مغز به معنای تغییر در تقاضای انرژی نیز می باشد اکسیژن تقاضا هرگونه افزایش فعالیت مغزی نیز به میزان بیشتری نیاز دارد غلظت اکسیژن در خون، همانطور که توسط طیف سنجی مادون قرمز نزدیک تعیین می شود. بستر اتصال اکسیژن در خون است هموگلوبین. هموگلوبین یک رنگدانه متصل به پروتئین است که به دو شکل مختلف وجود دارد. اکسیژن و دی اکسید شده وجود دارد هموگلوبین. این به این معنی است که یا اکسیژن دارد یا دی اکسید شده است. وقتی از یک فرم به شکل دیگر تغییر می کند ، رنگ آن تغییر می کند. این امر همچنین در انتقال نور تأثیر می گذارد. شفافیت خون اکسیژن دار در برابر نور مادون قرمز نسبت به خون کم اکسیژن است. بنابراین ، هنگامی که نور مادون قرمز عبور می کند ، می توان تفاوت در بارگذاری اکسیژن را تعیین کرد. تغییرات در طیف جذب محاسبه می شود و در مورد فعالیت آنی مغز نتیجه گیری می کند. بر این اساس ، NIRS اکنون به طور فزاینده ای به عنوان یک روش تصویربرداری برای تجسم فعالیت مغز استفاده می شود. بنابراین ، طیف سنجی نزدیک به مادون قرمز امکان مطالعه فرایندهای شناختی را نیز فراهم می کند ، زیرا هر فکری نیز فعالیت مغزی بالاتری ایجاد می کند. همچنین می توان زمینه های افزایش فعالیت را بومی سازی کرد. این روش همچنین برای تحقق یک رابط نوری مغز و رایانه مناسب است. رابط مغز و کامپیوتر نشان دهنده رابطی بین انسان و کامپیوتر است. به ویژه افراد معلول جسمی از این سیستم ها بهره مند می شوند. به عنوان مثال ، آنها می توانند از طریق رایانه اقدامات خاصی را با قدرت تفکر خالص مانند حرکت پروتزها آغاز کنند. از دیگر کاربردهای NIRS در پزشکی می توان به این موارد اشاره کرد طب اورژانس. به عنوان مثال ، دستگاه ها میزان اکسیژن رسانی را در بخش های مراقبت ویژه یا بعد از عمل کنترل می کنند. این امر پاسخ سریع در صورت کمبود اکسیژن حاد را تضمین می کند. طیف سنجی مادون قرمز نیز عملکرد خوبی در نظارت بر اختلالات گردش خون یا بهینه سازی اکسیژن رسانی به عضله در حین ورزش.
خطرات ، عوارض جانبی و خطرات
استفاده از طیف سنجی نزدیک به مادون قرمز بدون دردسر است و هیچ عارضه جانبی ایجاد نمی کند. اشعه مادون قرمز یک تابش کم انرژی است که ندارد رهبری به هرگونه آسیب به مواد مهم بیولوژیکی. حتی مواد ژنتیکی مورد حمله قرار نمی گیرند. تابش فقط باعث تحریک حالتهای مختلف ارتعاشی بیولوژیکی می شود مولکول ها. این روش همچنین غیرتهاجمی و بدون درد است. در ترکیب با سایر روشهای عملکردی ، مانند MEG (مگنتوآنسفالوگرافی) ، fMRI (عملکردی) تصویربرداری رزونانس مغناطیسی) ، PET (توموگرافی انتشار پوزیترون) ، یا SPECT (انتشار تک فوتون) توموگرافی کامپیوتری) ، طیف سنجی نزدیک به مادون قرمز می تواند فعالیت مغز را به خوبی تصویر کند. علاوه بر این ، طیف سنجی مادون قرمز نزدیک ظرفیت بالایی دارد نظارت بر اکسیژن غلظت در مراقبت های ویژه به عنوان مثال ، یک مطالعه در کلینیک جراحی قلب در لوبک نشان می دهد که با تعیین اشباع اکسیژن مغزی با استفاده از NIRS ، می توان با اطمینان تری نسبت به روش های قبلی خطرات جراحی در جراحی قلب را پیش بینی کرد. طیف سنجی مادون قرمز در سایر برنامه های مراقبت های ویژه نیز نتایج خوبی به همراه دارد. به عنوان مثال ، از این دارو برای نظارت بر بیماران سخت در بخش های مراقبت ویژه برای جلوگیری از هیپوکسی استفاده می شود. در مطالعات مختلف ، NIRS با روشهای معمول مقایسه می شود نظارت بر. مطالعات پتانسیل ، اما همچنین محدودیت های طیف سنجی نزدیک به مادون قرمز را نشان می دهد. با این حال ، پیشرفت های فنی در این تکنیک در سال های اخیر امکان انجام اندازه گیری های پیچیده تر را فراهم کرده است. این امکان را می دهد که فرآیندهای متابولیکی در حال انجام در یک بافت بیولوژیکی با دقت بیشتری ثبت و تصویر شوند. طیف سنجی با مادون قرمز در آینده نیز نقش بیشتری در پزشکی خواهد داشت.
