ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא אדום: טיפול, השפעות וסיכונים

ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא-אדום היא שיטה אנליטית המבוססת על ה- קליטה of קרינה אלקטרומגנטית בטווח האור האינפרא אדום של הגל הקצר. יש לו יישומים רבים בתחום הכימיה, טכנולוגיית המזון והרפואה. ברפואה זו, בין היתר, שיטת הדמיה להצגה מוֹחַ פעילות.

מהי ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא אדום?

ברפואה, ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא אדום היא, בין היתר, טכניקת הדמיה להצגה מוֹחַ פעילות. ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא-אדום, המכונה גם NIRS, היא ענף של ספקטרוסקופיית אינפרא-אדום (IR ספקטרוסקופיה). מבחינה פיזית, ספקטרוסקופיית IR מבוססת על ה- קליטה of קרינה אלקטרומגנטית על ידי עירור מצבי רטט ב מולקולות וקבוצות אטומים. NIRS בוחן חומרים הסופגים בטווח התדרים של 4,000 עד 13,000 רעידות לס"מ. זה תואם את טווח אורך הגל בין 2500 ל 760 ננומטר. בטווח זה, תנודות של מַיִם מולקולות וקבוצות פונקציונליות, כגון ההידרוקסיל, אמינו, קרבוקסיל וכן קבוצת CH, נרגשות בעיקר. מתי קרינה אלקטרומגנטית של טווח תדרים זה פוגע בחומרים המתאימים, עירור התנודות מתרחש עם קליטה של פוטונים בתדירות אופיינית. לאחר שהקרינה עברה דרך הדגימה או השתקפה, ספקטרום הקליטה נרשם. לאחר מכן, ספקטרום זה מציג את הקליטה בצורה של קווים באורכי גל ספציפיים. בשילוב עם טכניקות אנליטיות אחרות, ספקטרוסקופיית IR ובמיוחד ספקטרוסקופיה אינפרא אדום יכולה לספק מידע על המבנה המולקולרי של החומרים הנחקרים, ולפתוח מגוון רחב של יישומים החל מניתוח כימי וכלה ביישומי תעשייה ומזון וכלה ברפואה.

פונקציה, אפקט ומטרות

בספקטרוסקופיה כמעט אינפרא-אדום כבר נעשה שימוש ברפואה מזה 30 שנה. כאן היא משמשת, בין היתר, כשיטת הדמיה בקביעת מוֹחַ פעילות. יתר על כן, ניתן להשתמש בו למדידת ה- חמצן תוכן ה- דם, דם כֶּרֶך, וזרימת דם ברקמות שונות. ההליך אינו פולשני וללא כאבים. היתרון של אור אינפרא אדום בעל גל קצר הוא חדירות הרקמות הטובה שלו, מה שהופך אותו כמעט מראש ליישום רפואי. באמצעות ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא-אדום דרך כיפה, פעילות המוח נקבעת על ידי השינויים הדינמיים הנמדדים של חמצן תוכן ב- דם. שיטה זו מבוססת על העיקרון של צימוד נוירו-וסקולרי. צימוד נוירו-וסקולרי מבוסס על העובדה ששינויים בפעילות המוח משמעותם גם שינויים בביקוש האנרגיה ולכן חמצן דרש. כל עלייה בפעילות המוח דורשת גם עליה גבוהה יותר ריכוז של חמצן ב דם, כפי שנקבע על ידי ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא אדום. המצע המחייב חמצן בדם הוא המוגלובין. המוגלובין הוא פיגמנט קשור לחלבון המופיע בשתי צורות שונות של מצבים. יש מחומצן ומחומצן המוגלובין. פירוש הדבר שהוא מחומצן או מחומצן. כאשר הוא משתנה מצורה אחת לאחרת, צבעו משתנה. זה משפיע גם על העברת האור. דם מחומצן שקוף יותר לאור אינפרא אדום מאשר דם מדולדל בחמצן. לפיכך, כאשר האור אינפרא אדום עובר, ניתן לקבוע את ההבדלים בעומס החמצן. השינויים בספקטרום הקליטה מחושבים ומציעים מסקנות לגבי פעילות מוחית מיידית. על בסיס זה, NIRS משמש כיום יותר ויותר כטכניקת הדמיה להמחשת פעילות המוח. לפיכך, הספקטרוסקופיה הקרובה לאינפרא אדום מאפשרת גם ללמוד תהליכים קוגניטיביים, מכיוון שכל מחשבה מייצרת גם פעילות מוחית גבוהה יותר. אפשר גם להתמקם באזורי הפעילות המוגברת. שיטה זו מתאימה גם למימוש ממשק אופטי למוח-מחשב. ממשק מוח-מחשב מייצג ממשק בין בני אדם למחשבים. במיוחד אנשים עם מוגבלות גופנית נהנים ממערכות אלה. לדוגמא, הם יכולים לעורר פעולות מסוימות באמצעות המחשב בכוח מחשבה טהור, כגון תנועת תותבות. יישומים אחרים של NIRS ברפואה כוללים תרופה לשעת חירום. לדוגמה, המכשירים עוקבים אחר אספקת החמצן ביחידות לטיפול נמרץ או לאחר פעולות. זה מבטיח תגובה מהירה במקרה של מחסור בחמצן חריף. ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא אדום מתפקדת היטב גם ב ניטור הפרעות במחזור הדם או מיטוב אספקת החמצן לשריר במהלך האימון.

סיכונים, תופעות לוואי וסכנות

השימוש בספקטרוסקופיה הקרובה לאינפרא אדום הוא ללא בעיות ואינו גורם לתופעות לוואי. קרינה אינפרא - אדומה היא קרינה באנרגיה נמוכה שלא עוֹפֶרֶת לפגיעה בחומרים החשובים ביולוגית. אפילו החומר הגנטי אינו מותקף. הקרינה רק גורמת לעירור של מצבי הרטט השונים של הביולוגי מולקולות. ההליך הוא גם לא פולשני וללא כאבים. בשילוב עם שיטות פונקציונליות אחרות, כגון MEG (magnetoencephalography), fMRI (פונקציונלי הדמיה בתהודה מגנטית), חיית מחמד (טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים), או SPECT (פליטת פוטון יחיד טומוגרפיה ממוחשבת), ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא אדום יכולה לדמות היטב את פעילות המוח. יתר על כן, לספקטרוסקופיה הקרובה לאינפרא אדום פוטנציאל רב ניטור חמצן ריכוז בטיפול קריטי. לדוגמא, מחקר במרפאה לכירורגיית לב בלובק מראה כי ניתן לחזות באופן מהימן יותר מאשר סיכונים כירורגיים בניתוחים לביים מאשר בשיטות קודמות על ידי קביעת רוויון חמצן מוחי באמצעות NIRS. הספקטרוסקופיה הקרובה לאינפרא אדום מספקת תוצאות טובות גם ביישומי טיפול נמרץ אחרים. לדוגמה, הוא משמש גם לניטור חולים קשים ביחידות טיפול נמרץ בכדי למנוע היפוקסיה. במחקרים שונים משווים NIRS לשיטות קונבנציונליות עבור ניטור. המחקרים מראים את הפוטנציאל, אך גם את המגבלות של ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא אדום. עם זאת, ההתקדמות הטכנית בטכניקה בשנים האחרונות אפשרה לבצע מדידות מורכבות יותר ויותר. זה מאפשר לתעד את התהליכים המטבוליים המתרחשים ברקמה ביולוגית באופן מדויק יותר ויותר. ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא-אדום תשחק תפקיד גדול עוד יותר ברפואה בעתיד.