สเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรด: การรักษาผลกระทบและความเสี่ยง

สเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรดเป็นวิธีการวิเคราะห์ตาม การดูดซึม of รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ในช่วงของแสงอินฟราเรดคลื่นสั้น มีการใช้งานมากมายในด้านเคมีเทคโนโลยีการอาหารและการแพทย์ ในทางการแพทย์เป็นวิธีการถ่ายภาพเพื่อแสดง สมอง กิจกรรม

สเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรดคืออะไร?

ในทางการแพทย์สเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรดเป็นเทคนิคการถ่ายภาพสำหรับการแสดง สมอง กิจกรรม. สเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรดเรียกอีกอย่างว่า NIRS เป็นสาขาหนึ่งของอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี (IR spectroscopy) ทางกายภาพสเปกโทรสโกปี IR จะขึ้นอยู่กับ การดูดซึม of รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า โดยการกระตุ้นของสถานะการสั่นสะเทือนใน โมเลกุล และกลุ่มอะตอม NIRS ตรวจสอบวัสดุที่ดูดซับในช่วงความถี่ 4,000 ถึง 13,000 การสั่นสะเทือนต่อซม. สิ่งนี้สอดคล้องกับช่วงความยาวคลื่น 2500 ถึง 760 นาโนเมตร ในช่วงนี้การสั่นของ น้ำ โมเลกุล และหมู่ฟังก์ชันเช่นไฮดรอกซิลอะมิโนคาร์บอกซิลและกลุ่ม CH จะตื่นเต้นเป็นหลัก เมื่อไหร่ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ของช่วงความถี่นี้กระทบกับสารที่เกี่ยวข้องการกระตุ้นของการสั่นสะเทือนเกิดขึ้นด้วย การดูดซึม โฟตอนที่มีความถี่ลักษณะ หลังจากรังสีผ่านตัวอย่างหรือสะท้อนแล้วสเปกตรัมการดูดกลืนจะถูกบันทึก จากนั้นสเปกตรัมนี้จะแสดงการดูดซับในรูปแบบของเส้นที่ความยาวคลื่นเฉพาะ เมื่อใช้ร่วมกับเทคนิคการวิเคราะห์อื่น ๆ IR สเปกโทรสโกปีและโดยเฉพาะอย่างยิ่งสเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรดสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างโมเลกุลของสารที่อยู่ระหว่างการตรวจสอบโดยเปิดการใช้งานที่หลากหลายตั้งแต่การวิเคราะห์ทางเคมีไปจนถึงการใช้งานในอุตสาหกรรมและอาหารไปจนถึงยา

ฟังก์ชั่นผลและเป้าหมาย

สเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรดถูกนำมาใช้ในทางการแพทย์เป็นเวลา 30 ปีแล้ว ที่นี่ทำหน้าที่เป็นวิธีการถ่ายภาพในการกำหนด สมอง กิจกรรม. นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการวัดไฟล์ ออกซิเจน เนื้อหาของ เลือด, เลือด ปริมาณและการไหลเวียนของเลือดในเนื้อเยื่อต่างๆ ขั้นตอนนี้ไม่รุกรานและไม่เจ็บปวด ข้อดีของแสงอินฟราเรดคลื่นสั้นคือความสามารถในการซึมผ่านของเนื้อเยื่อได้ดีทำให้แทบจะถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าสำหรับการใช้งานทางการแพทย์ การใช้สเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรดผ่านกะโหลกศีรษะการทำงานของสมองจะถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกที่วัดได้ของ ออกซิเจน เนื้อหาใน เลือด. วิธีนี้เป็นไปตามหลักการของ neurovascular coupling การมีเพศสัมพันธ์ของระบบประสาทขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าการเปลี่ยนแปลงการทำงานของสมองยังหมายถึงการเปลี่ยนแปลงความต้องการพลังงานด้วยเช่นกัน ออกซิเจน ความต้องการ การเพิ่มขึ้นของการทำงานของสมองก็ต้องสูงขึ้นเช่นกัน สมาธิ ของออกซิเจนใน เลือดตามที่กำหนดโดยสเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรด สารตั้งต้นที่จับกับออกซิเจนในเลือดคือ เฮโมโกลบิน. เฮโมโกลบิน เป็นเม็ดสีที่จับกับโปรตีนซึ่งเกิดขึ้นในสองสถานะที่แตกต่างกัน มีออกซิเจนและ deoxygenated เฮโมโกลบิน. ซึ่งหมายความว่าเป็นออกซิเจนหรือ deoxygenated เมื่อมันเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่งสีของมันจะเปลี่ยนไป นอกจากนี้ยังมีผลต่อการส่งผ่านของแสง เลือดที่มีออกซิเจนมีความโปร่งใสมากกว่าแสงอินฟราเรดมากกว่าเลือดที่หมดออกซิเจน ดังนั้นเมื่อแสงอินฟราเรดผ่านสามารถกำหนดความแตกต่างของการโหลดออกซิเจนได้ การเปลี่ยนแปลงของสเปกตรัมการดูดซึมจะคำนวณและเสนอข้อสรุปเกี่ยวกับการทำงานของสมองทันที บนพื้นฐานนี้ NIRS ถูกนำมาใช้เป็นเทคนิคการถ่ายภาพเพื่อให้เห็นภาพการทำงานของสมองมากขึ้นเรื่อย ๆ ดังนั้นสเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรดยังช่วยให้สามารถศึกษากระบวนการทางความคิดได้เนื่องจากทุกความคิดจะสร้างการทำงานของสมองที่สูงขึ้นด้วย นอกจากนี้ยังสามารถกำหนดพื้นที่ของกิจกรรมที่เพิ่มขึ้น วิธีนี้ยังเหมาะสำหรับการใช้อินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์สมองด้วยแสง อินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์สมองแสดงถึงส่วนต่อประสานระหว่างมนุษย์และคอมพิวเตอร์ ผู้พิการทางร่างกายจะได้รับประโยชน์จากระบบเหล่านี้เป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่นพวกเขาสามารถกระตุ้นการกระทำบางอย่างผ่านทางคอมพิวเตอร์ด้วยพลังความคิดที่บริสุทธิ์เช่นการเคลื่อนไหวของขาเทียม การใช้ NIRS ในทางการแพทย์อื่น ๆ ได้แก่ ยาฉุกเฉิน. ตัวอย่างเช่นอุปกรณ์จะตรวจสอบปริมาณออกซิเจนในห้องผู้ป่วยหนักหรือหลังการผ่าตัดเพื่อให้แน่ใจว่ามีการตอบสนองอย่างรวดเร็วในกรณีที่ขาดออกซิเจนเฉียบพลัน สเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรดยังทำงานได้ดีใน การตรวจสอบ ความผิดปกติของการไหลเวียนโลหิต หรือเพิ่มปริมาณออกซิเจนให้กับกล้ามเนื้อในระหว่างการออกกำลังกาย

ความเสี่ยงผลข้างเคียงและอันตราย

การใช้สเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรดนั้นปราศจากปัญหาและไม่ก่อให้เกิดผลข้างเคียงใด ๆ รังสีอินฟราเรด เป็นรังสีพลังงานต่ำที่ไม่มี นำ ต่อความเสียหายใด ๆ ต่อสารสำคัญทางชีวภาพ แม้แต่สารพันธุกรรมก็ไม่ถูกโจมตี การแผ่รังสีทำให้เกิดการกระตุ้นของสถานะการสั่นสะเทือนต่างๆของทางชีววิทยาเท่านั้น โมเลกุล. ขั้นตอนนี้ยังไม่รุกรานและไม่เจ็บปวด ร่วมกับวิธีการทำงานอื่น ๆ เช่น MEG (magnetoencephalography), fMRI (functional ถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็ก), สัตว์เลี้ยง (เอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน) หรือ SPECT (การปล่อยโฟตอนเดียว คำนวณเอกซ์เรย์) สเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรดสามารถสร้างภาพการทำงานของสมองได้ดี นอกจากนี้สเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรดยังมีศักยภาพที่ดีใน การตรวจสอบ ออกซิเจน สมาธิ ในการดูแลที่สำคัญ ตัวอย่างเช่นการศึกษาที่ Clinic for Cardiac Surgery ในLübeckแสดงให้เห็นว่าความเสี่ยงในการผ่าตัดในการผ่าตัดหัวใจสามารถทำนายได้อย่างน่าเชื่อถือมากกว่าวิธีการก่อนหน้านี้โดยการพิจารณาความอิ่มตัวของออกซิเจนในสมองโดยใช้ NIRS สเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรดยังให้ผลลัพธ์ที่ดีในการใช้งานผู้ป่วยหนักอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นใช้ในการติดตามผู้ป่วยหนักในห้องผู้ป่วยหนักเพื่อป้องกันภาวะขาดออกซิเจน ในการศึกษาต่างๆ NIRS ถูกเปรียบเทียบกับวิธีการทั่วไปสำหรับ การตรวจสอบ. การศึกษาแสดงให้เห็นถึงศักยภาพ แต่ยังรวมถึงข้อ จำกัด ของสเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรดด้วย อย่างไรก็ตามความก้าวหน้าทางเทคนิคของเทคนิคในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาทำให้สามารถทำการวัดที่ซับซ้อนมากขึ้นได้ สิ่งนี้ช่วยให้กระบวนการเผาผลาญที่เกิดขึ้นในเนื้อเยื่อชีวภาพสามารถบันทึกและถ่ายภาพได้แม่นยำยิ่งขึ้น สเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรดจะมีบทบาทมากขึ้นในการแพทย์ในอนาคต