Language
Country/Area
No result found
Melalui cahaya dan bayangan: Bagaimana spektroskopi inframerah dekat terselesaikan waktu membentuk kembali teknologi pencitraan medis?
Dengan kemajuan teknologi pencitraan medis yang berkelanjutan, spektroskopi inframerah dekat beresolusi waktu (TD-NIRS) secara bertahap menjadi alat penting untuk mendiagnosis dan memantau status jaringan biologis karena karakteristiknya yang unik. Teknologi ini menggunakan karakteristik perambatan cahaya dalam media hamburan untuk memahami sifat optik jaringan biologis dengan menganalisis waktu kedatangan cahaya yang dipantulkan, sehingga memberikan informasi patofisiologis yang lebih mendalam.
Konsep fisika
Dalam pengukurannya, spektroskopi inframerah dekat beresolusi waktu menyuntikkan pulsa cahaya kurang dari 100 pikodetik dan mencatat waktu kedatangan foton yang dihamburkan kembali dari jaringan. Foton-foton ini dihamburkan dan diserap beberapa kali, dan histogram distribusi waktu kedatangan foton yang dihasilkan memberikan informasi utama tentang penyerapan dan hamburan.
“Karena jaringan biologis memiliki transparansi yang baik terhadap cahaya dalam rentang inframerah, hal ini memungkinkan kita untuk menyelidiki secara mendalam struktur jaringan yang lebih dalam.”
Inti dari TD-NIRS terletak pada kemampuan resolusi waktu yang unik, yang dapat mengoptimalkan estimasi konsentrasi berbagai komponen dalam jaringan biologis dan memberikan informasi yang relevan tentang status oksigenasi darah. Data ini tidak hanya penting untuk diagnosis klinis, tetapi juga dapat menjadi dasar untuk model prediksi awal penyakit.
Komposisi instrumen
Dalam optik hamburan domain waktu, instrumen terutama terdiri dari tiga komponen dasar: sumber laser berdenyut, detektor foton tunggal, dan elektronik pengaturan waktu.
Sumber laser
Sumber cahaya untuk spektroskopi inframerah dekat domain waktu perlu memiliki karakteristik khusus, termasuk panjang gelombang emisi dalam kisaran 650 hingga 1350 nanometer, laju pengulangan frekuensi tinggi (lebih dari 20 MHz), dan daya laser yang cukup (lebih dari 1 mW). Baru-baru ini, laser serat berdenyut berdasarkan teknologi pembangkitan superkontinum mulai mendapat perhatian, meskipun stabilitasnya masih perlu ditingkatkan lebih lanjut.
“Laser Ti:safir yang dapat disetel yang digunakan di masa lalu menawarkan berbagai panjang gelombang, tetapi besar dan mahal.”
Detektor
Detektor foton tunggal perlu memiliki efisiensi deteksi foton yang tinggi, area aktif yang besar, dan respons waktu yang kecil. Tabung pengganda foto (PMT) yang digabungkan dengan serat pernah menjadi detektor pilihan di bidang ini. Namun, karena ukurannya yang besar dan sensitivitasnya terhadap interferensi elektromagnetik, teknologi ini secara bertahap digantikan oleh teknologi deteksi lainnya.
Kronoelektronika
Peran kronoelektronika adalah merekonstruksi histogram distribusi waktu foton tanpa kerusakan. Hal ini biasanya bergantung pada teknologi penghitungan foton tunggal berkorelasi waktu (TCSPC) dan dicapai dengan menggunakan konverter analog-ke-digital (ADC) atau konverter pengaturan waktu-ke-digital (TDC).
Bidang aplikasi
Spektroskopi inframerah dekat beresolusi waktu telah menunjukkan potensi yang kuat dalam berbagai aplikasi biomedis, termasuk pemantauan otak, mamografi optik, dan pemantauan otot. Teknologi deteksi non-invasif ini tidak hanya dapat memantau status tubuh manusia untuk waktu yang lama, tetapi juga memberikan informasi fisiologis utama secara tepat waktu.
"Baik digunakan untuk pemantauan di samping tempat tidur bayi atau orang dewasa, TD-NIRS telah menunjukkan kemampuan diagnostiknya yang hebat."
Prospek Masa Depan
Dengan semakin berkembangnya teknologi, spektroskopi inframerah dekat beresolusi waktu diharapkan akan terus memberikan keunggulan uniknya dalam teknologi pencitraan medis. Penelitian di masa mendatang akan difokuskan pada peningkatan akurasi dan reproduktifitas pengukuran, serta perluasan aplikasinya di lebih banyak bidang medis.
Dengan kemajuan teknologi optik, dapatkah kita membiarkan teknologi baru ini memberi manfaat bagi kesehatan manusia secara lebih luas?
