近红外光谱是一种基于红外光谱的分析方法。 吸收 of 电磁辐射 在短波红外光范围内。 它在化学，食品技术和医学中有许多应用。 在医学中，它尤其是一种用于显示影像的方法 脑 活性。
什么是近红外光谱？
在医学中，近红外光谱尤其是一种成像技术，用于显示 脑 活动。 近红外光谱法（也简称为NIRS）是红外光谱法（IR光谱法）的一个分支。 从物理上讲，红外光谱是基于 吸收 of 电磁辐射 通过激发振动态 分子 和原子群。 NIRS检查吸收每厘米4,000至13,000振动频率的材料。 这对应于从2500到760nm的波长范围。 在此范围内， 水 分子 羟基，氨基，羧基以及CH基等官能团主要被激发。 什么时候 电磁辐射 在这个频率范围内撞击相应的物质时，会产生振动激励 吸收 具有特征频率的光子的数量。 辐射穿过样品或被反射后，记录吸收光谱。 然后，该光谱以特定波长的线形形式显示吸收。 结合其他分析技术，红外光谱，尤其是近红外光谱可以提供有关所研究物质的分子结构的信息，从而开辟了从化学分析到工业，食品和医学的广泛应用。
功能，效果和目标
近红外光谱已经在医学中使用了30年。 在这里，除其他外，它用作确定图像的成像方法。 脑 活动。 此外，它可以用来测量 氧气 的内容 血液， 血液 体积以及各种组织中的血液流动。 该过程是无创且无痛的。 短波红外光的优点是其良好的组织渗透性，使其实际上注定要用于医疗应用。 使用通过黄cap的近红外光谱法，大脑活动取决于所测量的大脑动态变化。 氧气 内容 血液。 该方法基于神经血管耦合原理。 神经血管耦合基于这样一个事实，即大脑活动的变化也意味着能量需求的变化，因此 氧气 要求。 大脑活动的任何增加也需要更高的 浓度 氧气 血液，由近红外光谱确定。 血液中的氧结合底物是 血红蛋白. 血红蛋白 是与蛋白质结合的色素，以两种不同的状态形式出现。 有加氧和脱氧 血红蛋白。 这意味着它可以被氧化或脱氧。 当它从一种形式更改为另一种形式时，其颜色也会改变。 这也会影响光的透射率。 含氧血液比缺氧血液对红外光更透明。 因此，当红外光通过时，可以确定氧负载的差异。 计算吸收光谱的变化，并提供有关瞬时大脑活动的结论。 在此基础上，NIRS现在越来越多地用作一种成像技术，以可视化大脑活动。 因此，近红外光谱法还可以研究认知过程，因为每个想法都可以产生更高的大脑活动。 也可以定位活动增加的区域。 此方法也适用于实现光学脑机接口。 脑计算机接口表示人与计算机之间的接口。 残障人士特别受益于这些系统。 例如，他们可以通过计算机以纯正的思维能力触发某些动作，例如假肢的移动。 NIRS在医学中的其他应用包括 急救药物。 例如，这些设备可以监控重症监护病房或手术后的氧气供应，从而确保在急性缺氧情况下迅速做出反应。 近红外光谱仪在 监控 循环系统疾病 或在运动过程中优化肌肉的氧气供应。
风险，副作用和危害
使用近红外光谱是没有问题的，并且不会产生任何副作用。 红外辐射 是一种低能量辐射，不会 铅 对生物重要物质的任何损害。 甚至遗传物质也不会受到攻击。 辐射仅引起生物体各种振动状态的激发 分子。 该过程也是无创且无痛的。 与其他功能方法结合使用，例如MEG（脑磁图），fMRI（功能 磁共振成像）， 宠物 （正电子发射断层扫描）或SPECT（单光子发射 CT检查），近红外光谱可以很好地成像大脑活动。 此外，近红外光谱技术在 监控 氧气 浓度 在重症监护中。 例如，吕贝克心脏外科诊所的一项研究表明，与以前的方法相比，通过使用NIRS确定脑血氧饱和度，可以更可靠地预测心脏手术的外科手术风险。 近红外光谱在其他重症监护应用中也能提供良好的效果。 例如，它还用于监视重症监护病房中的重症患者，避免缺氧。 在各种研究中，将NIRS与常规方法进行了比较 监控。 研究表明了近红外光谱技术的潜力，但也有局限性。 然而，近年来，该技术的技术进步使得有可能执行越来越复杂的测量。 这使得在生物组织中发生的代谢过程能够被更精确地记录和成像。 未来，近红外光谱将在医学中发挥更大的作用。
