La espectroscopia de infrarrojo cercano es un método analítico basado en la absorción of radiación electromagnética en el rango de luz infrarroja de onda corta. Tiene muchas aplicaciones en química, tecnología alimentaria y medicina. En medicina, es, entre otras cosas, un método de imágenes para mostrar cerebro actividad.
¿Qué es la espectroscopia de infrarrojo cercano?
En medicina, la espectroscopia de infrarrojo cercano es, entre otras cosas, una técnica de imagen para mostrar cerebro actividad. La espectroscopia de infrarrojo cercano, también abreviada como NIRS, es una rama de la espectroscopia de infrarrojos (espectroscopia de infrarrojos). Físicamente, la espectroscopia IR se basa en la absorción of radiación electromagnética por excitación de estados vibracionales en moléculas y grupos de átomos. NIRS examina materiales que absorben en el rango de frecuencia de 4,000 a 13,000 vibraciones por cm. Esto corresponde al rango de longitud de onda de 2500 a 760 nm. En este rango, las vibraciones de agua moléculas y los grupos funcionales, tales como el grupo hidroxilo, amino, carboxilo así como el grupo CH, se excitan principalmente. Cuándo radiación electromagnética de este rango de frecuencia golpea las sustancias correspondientes, la excitación de las vibraciones se produce con absorción de fotones con una frecuencia característica. Una vez que la radiación ha atravesado la muestra o se ha reflejado, se registra el espectro de absorción. Este espectro luego muestra las absorciones en forma de líneas en longitudes de onda específicas. En combinación con otras técnicas analíticas, la espectroscopia de infrarrojos y, en particular, la espectroscopia de infrarrojo cercano pueden proporcionar información sobre la estructura molecular de las sustancias bajo investigación, abriendo una amplia gama de aplicaciones, desde el análisis químico hasta las aplicaciones industriales y alimentarias y la medicina.
Función, efecto y objetivos
La espectroscopia de infrarrojo cercano ya se utiliza en medicina desde hace 30 años. Aquí sirve, entre otras cosas, como método de formación de imágenes en la determinación de cerebro actividad. Además, se puede utilizar para medir la oxígeno contenido de la sangresangre volumeny flujo sanguíneo en varios tejidos. El procedimiento es indoloro y no invasivo. La ventaja de la luz infrarroja de onda corta es su buena permeabilidad tisular, lo que la hace prácticamente predestinada para aplicaciones médicas. Usando espectroscopia de infrarrojo cercano a través del casquete, la actividad cerebral se determina por los cambios dinámicos medidos de la oxígeno contenido en el sangre. Este método se basa en el principio de acoplamiento neurovascular. El acoplamiento neurovascular se basa en el hecho de que los cambios en la actividad cerebral también significan cambios en la demanda de energía y, por lo tanto, oxígeno demanda. Cualquier aumento en la actividad cerebral también requiere una mayor concentración de oxígeno en el sangre, según lo determinado por espectroscopia de infrarrojo cercano. El sustrato de unión al oxígeno en la sangre es hemoglobina. Hemoglobina es un pigmento unido a proteínas que se presenta en dos estados diferentes. Hay oxigenado y desoxigenado hemoglobina. Esto significa que está oxigenado o desoxigenado. Cuando cambia de una forma a otra, su color cambia. Esto también afecta la transmitancia de la luz. La sangre oxigenada es más transparente a la luz infrarroja que la sangre sin oxígeno. Por tanto, cuando pasa la luz infrarroja, se pueden determinar las diferencias en la carga de oxígeno. Los cambios en los espectros de absorción se calculan y ofrecen conclusiones sobre la actividad cerebral instantánea. Sobre esta base, NIRS se utiliza ahora cada vez más como una técnica de imágenes para visualizar la actividad cerebral. Así, la espectroscopia de infrarrojo cercano también permite el estudio de los procesos cognitivos, porque cada pensamiento también genera una mayor actividad cerebral. También es posible localizar las áreas de mayor actividad. Este método también es adecuado para la realización de una interfaz óptica cerebro-computadora. La interfaz cerebro-computadora representa una interfaz entre humanos y computadoras. Las personas con discapacidad física en particular se benefician de estos sistemas. Por ejemplo, pueden desencadenar ciertas acciones a través de la computadora con el poder del pensamiento puro, como el movimiento de prótesis. Otras aplicaciones de NIRS en medicina incluyen Medicina de emergencia. Por ejemplo, los dispositivos controlan el suministro de oxígeno en las unidades de cuidados intensivos o después de las operaciones, lo que garantiza una respuesta rápida en caso de deficiencia aguda de oxígeno. La espectroscopia de infrarrojo cercano también funciona bien en monitoreo trastornos circulatorios u optimizar el suministro de oxígeno al músculo durante el ejercicio.
Riesgos, efectos secundarios y peligros
El uso de espectroscopía de infrarrojo cercano no presenta problemas y no causa efectos secundarios. Radiación infrarroja es una radiación de baja energía que no Lead a cualquier daño a sustancias biológicamente importantes. Incluso el material genético no es atacado. La radiación solo provoca la excitación de los diversos estados vibratorios de la biología moléculas. El procedimiento también es no invasivo e indoloro. En combinación con otros métodos funcionales, como MEG (magnetoencefalografía), fMRI (funcional imagen de resonancia magnética), MASCOTA (Tomografía de emisión de positrones) o SPECT (emisión de fotón único tomografía computarizada), la espectroscopia de infrarrojo cercano puede visualizar bien la actividad cerebral. Además, la espectroscopia de infrarrojo cercano tiene un gran potencial en monitoreo oxígeno concentración en cuidados intensivos. Por ejemplo, un estudio en la Clínica de Cirugía Cardíaca en Lübeck muestra que los riesgos quirúrgicos en la cirugía cardíaca se pueden predecir de manera más confiable que con los métodos anteriores al determinar la saturación de oxígeno cerebral usando NIRS. La espectroscopia de infrarrojo cercano también ofrece buenos resultados en otras aplicaciones de cuidados intensivos. Por ejemplo, también se utiliza para controlar a los pacientes críticamente enfermos en las unidades de cuidados intensivos para evitar la hipoxia. En varios estudios, NIRS se compara con métodos convencionales para monitoreo. Los estudios muestran el potencial, pero también las limitaciones, de la espectroscopia de infrarrojo cercano. Sin embargo, los avances técnicos en la técnica en los últimos años han hecho posible realizar mediciones cada vez más complejas. Esto permite que los procesos metabólicos que tienen lugar en un tejido biológico se registren y obtengan imágenes con mayor precisión. La espectroscopia de infrarrojo cercano desempeñará un papel aún mayor en la medicina en el futuro.
