Language
Country/Area
No result found
Die wunderbare Reise der Nahinfrarotspektroskopie: Wie gelangte sie vom wissenschaftlichen Labor an die medizinische Front?
Die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) hält rasch Einzug aus wissenschaftlichen Laboren in die medizinische Praxis und unterstützt Diagnose und Behandlung in verschiedenen Bereichen. Der Kern dieser Technologie besteht darin, den Nahinfrarotlichtbereich zwischen 780 und 2500 Nanometern zu nutzen, um die Zusammensetzung und Eigenschaften von Substanzen zu analysieren. Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie hat sich der Anwendungsbereich von NIRS von der Landwirtschaft und Lebensmittelwissenschaft auf die klinische Medizin ausgeweitet und es ist zu einem wirksamen Instrument zur Überwachung des physiologischen Zustands von Patienten geworden.
Die Technologie basiert auf molekularen Übergängen und kombinierten Schwingungen. Obwohl das Absorptionsband von Nahinfrarotlicht normalerweise 10 bis 100 Mal kleiner ist als das von Mittelinfrarotlicht, kann NIRS ohne viel Probenvorbereitung verwendet werden. Es ist besonders wichtig für klinische Anwendungen. Durch multivariate Kalibrierungstechniken wie Hauptkomponentenanalyse und partielle kleinste Quadrate ist NIRS in der Lage, chemische Informationen vollständig zu extrahieren und die Komplexität der Nahinfrarotspektroskopie zu überwinden.
„Die Geschichte der Nahinfrarotspektroskopie spiegelt einen herausragenden Übergang von der Grundlagenforschung zur praktischen Anwendung wider.“
Die Geschichte der Nahinfrarotspektroskopie lässt sich bis ins 19. Jahrhundert zurückverfolgen, als William Herschel erstmals die Existenz von Nahinfrarotlicht entdeckte. Ihre praktische Anwendung begann jedoch erst in den 1950er Jahren. Mit der Weiterentwicklung der Technologie wird dieses Instrument nicht nur zur Beurteilung der Qualität von Lebensmitteln und landwirtschaftlichen Produkten verwendet, sondern hat nach und nach auch in Bereichen wie Chemie, Medizin und Umweltanalyse Einzug gehalten. Insbesondere wurde NIRS im Jahr 1994 erstmals klinisch als funktionelles Instrument eingesetzt, was seine Anwendung im medizinischen Bereich ermöglichte, vor allem bei der Beurteilung der Sauerstoffsättigung des Gehirns und der peripheren Gewebe.
NIRS-Instrumente bestehen aus einer Lichtquelle, einem Detektor und einem Dispersionselement, das Reflexions- oder Transmissionsspektroskopiemessungen durchführen kann. Zu den häufig verwendeten Lichtquellen gehören Quarz-Halogenlampen und Leuchtdioden (LEDs). Bei hochpräzisen Messungen erhöhen die eingesetzten Laser und Frequenzkämme nicht nur die Genauigkeit der Messungen, sondern ermöglichen auch die gleichzeitige Erfassung von sichtbaren und Nahinfrarot-Spektren.
„Der wahre Vorteil von NIRS besteht darin, dass es nicht-invasiv Informationen über die Blutsauerstoffkonzentration im Gewebe liefern kann und Klinikern damit eine zuverlässige Grundlage für die Diagnose bietet.“
NIRS findet in der Medizin zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere bei der Beurteilung der Gehirnfunktion und des mikrovaskulären Systems. Mithilfe dieser Technologie lassen sich Veränderungen der lokalen Durchblutung und Sauerstoffversorgung feststellen, sodass Ärzte potenzielle Läsionen, wie etwa intrakraniale Blutungen, erkennen und rasch reagieren können. Im Vergleich zur herkömmlichen funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) ist NIRS tragbar und hat nur minimale Auswirkungen auf die Patienten, weshalb es für die Anwendung bei Neugeborenen und anderen gefährdeten Patienten immer beliebter wird.
Darüber hinaus eignet sich NIRS auch hervorragend für andere medizinische Anwendungen, beispielsweise zur Erkennung von Brusttumoren und zur Überwachung von Veränderungen des Blutflusses und der Sauerstoffversorgung beim Sporttraining. Durch die Kombination von NIRS mit anderen Bildgebungsverfahren wie der optischen Kohärenztomographie (OCT) können medizinische Fachkräfte den physiologischen Zustand eines Patienten besser verstehen.
„Die Entwicklung dieser Technologie ist nicht nur ein Fortschritt in der Medizintechnik, sondern spiegelt auch die enge Verbindung zwischen wissenschaftlicher Forschung und klinischer Praxis wider.“
Mit Blick auf die Zukunft sind die potenziellen Anwendungsbereiche von NIRS weiterhin vielfältig. NIRS hat seinen unersetzlichen Wert bei der Überwachung des Gesundheitszustands älterer Patienten, der Leistungsverfolgung von Sportlern und der Entwicklung neuer Therapien bewiesen. Da die medizinische Gemeinschaft diese Technologie immer stärker akzeptiert, werden sich die Möglichkeiten von NIRS weiter erweitern, insbesondere vor dem Hintergrund der wachsenden Nachfrage nach nicht-invasiven Tests.
Wie wird also die Nahinfrarotspektroskopie in der zukünftigen Welle der Integration von Technologie und Medizin unsere Diagnose- und Behandlungsmethoden weiter verändern?
