Kızılötesi ve Biyolojik Ölçümleme Nedir?

Kızılötesi spektroskopi ve biyolojik ölçümleme metodları konusunda makalemizde sizlere yardımcı olacak ince detaylarına kadar indiğimiz yazımızla sizlere yardımcı olacak geniş çaplı konumuzu okuyarak Kızılötesi spektroskopi ve biyolojik ölçümleme metodları hakkında bilgi sahibi olabilirsiniz. Bir maddenin temel özelliklerinin ve karmaşık özelliklerinin, söz konusu maddeden geçen radyasyonun gözlemlenmesi yoluyla ölçülmesi yeni bir kavram değildir X-ışını görüntüleme günümüzde tıp uygulamasında yaygındır. Görünür ve düz kızılötesi elektromanyetik (EM) spektrum aralığında görüntülemeye benzer şekilde, NIRS görüntüleme yöntemi doku özellikleri hakkında bilgi elde etmek için yakın kızılötesi aralığın ışığını kullanır.

Şu anda, kalp atış hızı ölçümleri ve glikoz seviyesi ölçümleri için yaygın olarak kullanılan “optik” (çoğunlukla yakın kızılötesi – 2100–2400 nm dalga uzunluğu aralığı) pulsometre bulunmaktadır. Daha “derin” biyolojik parametreler elde etmek için araştırma rutin olarak uygulanmaya başlamaktadır, örneğin kalp ameliyatları sırasında ve bir sonraki adım olarak BCI’lerde serebral oksijenasyonun ölçülmesi gibi.

Nispeten, insan vücudunun dokuları tarafından düşük radyasyon emilimi, yakın kızılötesi aralığın ayırt edici bir özelliğidir. Sonuç olarak, NIR ışığı için daha büyük penetrasyon derinlikleri gözlemlenebilir( birkaç santimetreye kadar (maksimum 3-5 cm)Bu nedenle, bazı biyolojik doku türleri, belirli bir dereceye kadar, adlandırılmış spektrum aralığı için neredeyse şeffaftır. Bununla birlikte, dokularda ışık yayılımı sırasında elastik saçılma süreçleri çok güçlüdür ve diğer yandan penetrasyon derinliklerini sınırlar.

Bu koşullarda, ışın zayıflaması ağırlıklı olarak izotropizasyon ve yetişkin insanlar üzerinde yapılan ölçümlerle açıklanabilir, örneğin yalnızca “yansıyan ışıkta” mümkündür. Bazı durumlarda “nüfuz eden ışık” ölçümleri hala mümkündür. Örneğin bebeklerde doğum beyin hasarını teşhis etmek için NIRS yöntemi uygulanabilir ve NIRS ekipmanının dedektörleri bebek başının zıt (ışık kaynaklarına göre) tarafına yerleştirilebilir. Bu, bebeklerin kemiklerinin, cildinin ve kafatası kapaklarının daha yüksek optik şeffaflığı nedeniyle mümkündür. Bununla birlikte, yukarıda bahsedilen davanın, çeşitli nedenlerden dolayı kesinlikle bir “BCI başvurusu” olmadığını kabul etmek gerekir.

Kızılötesi Spektroskopi ile Biyolojik Ölçümleme MetodlarıTüm bu faktörler ve genellikle biyolojik maddenin optik yoğunluğunun nispeten büyük değeri, küçük (fMRI’da mm boyutlu vokseller gibi) sondalama hacimlerinin keskin, kontrastlı ve hassas görüntülerini elde etme yeteneğimizi sınırlar. Bununla birlikte, bunun yalnızca bugünün tekniği ve teknolojisi için geçerli olduğu gerçeğini vurgulanmalıdır. Bununla birlikte, biraz büyük hacimlerde (genellikle birkaç santimetre küp) kromofor konsantrasyon dağılımının tahmini elde edilebilir ve böylece hedeflenen dokuda kimyasal dağılımının görüntüsü elde edilebilir. Bu, çeşitli BCI türleri dahil birçok uygulama için yeterlidir.
Kromoforların seçimi (yani fizyolojik olarak ilgili maddeler), belirli bir ekipmanda yerleşik ışık kaynaklarının dalga boyuna bağlıdır. Belirli bir dalga boyu, belirli biyolojik doku için yapısal olarak önemli olan, ışığın kromatofor ile tercih edilen etkileşimini garanti eder. Fizyolojik açıdan en önemli kromoforlar arasında hemoglobin, glikoz, miyoglobin ve sitokrom-c-oksidaz adlandırılabilir. BCI’lar için de geçerli olan NIRS tıbbi cihazlarının ezici çoğunluğu, serebral hemodinamik ölçüm amaçları için tasarlanmıştır. Bu cihazlar, hedef oksijeni giderilmiş hemoglobin ve oksi-hemoglobin için 735-760 ve 810-860 nm dalga boylu ışık kaynaklarını uygun şekilde kullanır ve sürekli dalga deneysel paradigması olarak adlandırılan bu paradigmayı kullanır; kaynaklar tarafından üretilen ilk güce kıyasla

İstisnalar olmasına rağmen zaman gecikmeleri, faz ve frekans parametresi değişiklikleri ihmal edilir. “Sürekli dalga” cihazı, oksi- ve deoksihemoglobin konsantrasyon değişikliklerinin “görüntülerini” veya dağılım haritalarını oluşturmaya izin verir ve doku oksijenasyon indeksi (TOI) ve normalleştirilmiş toplam hemoglobin indeksini (nTHI) ölçer. Böylesi bir hemodinamik aktivite gözlemlerinin NIRS’yi fMRI BOLD ile ne kadar yakından ilişkilendirdiğine dikkat edilmelidir. Her iki yöntem de kan oksijenasyon seviyelerini kendi yöntemleriyle ölçer.

NIRS cihazlarının kendisi genellikle bir ve birkaç onlarca ışık kaynağı ve dedektörden oluşur. Olası her bir “kaynak dedektörü” çifti bilgilendirici bir “kanal” oluşturur veya oluşturmaz; yani yoğun nöral aktivitenin meydana gelip gelmediği bölgeden geçip geçmediği ve kaynak-optod ışığının dokulardan geçip geçip geçmediği. Analog-dijital dönüştürücü (ADC), dedektörlerin çıkışını ve filtreleme ve ön işlemeden sonra, genellikle kalp atışını, solunum yavaş dalgalarını ve diğer fizyolojik olmayan artefaktları ve hacmin hemodinamiğiyle ilgili bilgileri filtrelemek için hareketli ortalama filtre şeklinde gerçekleştirilir. Seçili kaynak dedektör optod. Kızılötesi Spektroskopi ile Biyolojik Ölçümleme Metodlarıpozisyonuna göre arasında ve biraz derinlikte ”, analize hazır. Kaçınılmaz olarak kaynaktan detektöre giden yolda, Radyasyonun bir kısmı dokularda kaybolacak ve asla detektöre girmeyecektir. Hedef hacimden yaygın olarak yansıtılan diğer kısım zayıflayacak ve niceliksel olarak tahmin edilebileceği dedektöre girecektir.

Paylaş