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Il meraviglioso viaggio della spettroscopia nel vicino infrarosso: come è passata dal laboratorio scientifico al fronte medico?
La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) si sta rapidamente spostando dai laboratori scientifici alle prime linee della medicina, supportando diagnosi e trattamenti in diversi campi. Il fulcro di questa tecnologia è l'utilizzo della luce nel vicino infrarosso, compresa tra 780 e 2500 nanometri, per analizzare la composizione e le proprietà delle sostanze. Con il progresso della scienza e della tecnologia, l'ambito di applicazione della NIRS si è esteso dall'agricoltura e dalla scienza alimentare alla medicina clinica, diventando uno strumento efficace per il monitoraggio delle condizioni fisiologiche dei pazienti.
La tecnologia si basa su transizioni molecolari e vibrazioni combinate. Sebbene la banda di assorbimento della luce nel vicino infrarosso sia solitamente da 10 a 100 volte più piccola di quella della luce nel medio infrarosso, la NIRS può essere utilizzata senza molta preparazione del campione. È particolarmente importante per le applicazioni cliniche. Grazie a tecniche di calibrazione multivariata, come l'analisi delle componenti principali e i minimi quadrati parziali, la spettroscopia nel vicino infrarosso è in grado di estrarre informazioni chimiche in modo completo e di superare la complessità della spettroscopia nel vicino infrarosso.
"La storia della spettroscopia nel vicino infrarosso riflette una straordinaria transizione dalla scienza di base alle applicazioni pratiche."
La storia della spettroscopia nel vicino infrarosso può essere fatta risalire al XIX secolo, quando William Herschel scoprì per primo l'esistenza della luce nel vicino infrarosso, ma la sua applicazione pratica iniziò negli anni '50. Con l'evoluzione della tecnologia, questo strumento non viene utilizzato solo per valutare la qualità dei prodotti alimentari e agricoli, ma è entrato progressivamente anche in campi come la chimica, la medicina e l'analisi ambientale. In particolare, nel 1994, la NIR è stata utilizzata per la prima volta in ambito clinico come strumento funzionale, rendendone possibile l'applicazione in campo medico, soprattutto nella valutazione dell'ossigenazione del cervello e dei tessuti periferici.
Gli strumenti NIRS sono composti da una sorgente luminosa, un rilevatore e un elemento di dispersione, in grado di eseguire misurazioni di spettroscopia a riflessione o a trasmissione. Le fonti luminose più comunemente utilizzate includono lampade alogene al quarzo e diodi a emissione luminosa (LED). Per misurazioni ad alta precisione, i laser e i pettini di frequenza utilizzati non solo aumentano l'accuratezza delle misurazioni, ma consentono anche l'acquisizione simultanea degli spettri visibili e del vicino infrarosso.
"Il vero vantaggio della NIRS è che può fornire informazioni non invasive sulla concentrazione di ossigeno nel sangue nei tessuti, offrendo ai medici una base affidabile per la diagnosi."
La spettroscopia non invasiva nei raggi X ha numerose applicazioni in medicina, in particolare nella valutazione delle funzioni cerebrali e del sistema microvascolare. Questa tecnologia è in grado di rilevare cambiamenti nel flusso sanguigno locale e nell'ossigenazione, consentendo ai medici di individuare potenziali lesioni, come l'emorragia intracranica, e di intervenire rapidamente. Rispetto alla tradizionale risonanza magnetica funzionale (fMRI), la NIRS è portatile e ha un impatto minimo sui pazienti, il che la rende sempre più popolare per l'uso nei neonati e in altri pazienti vulnerabili.
Inoltre, la NIRS eccelle anche in altre applicazioni mediche, tra cui la rilevazione di tumori al seno e il monitoraggio delle variazioni del flusso sanguigno e dell'ossigenazione durante l'allenamento sportivo. Combinando la NIRS con altre tecniche di imaging, come la tomografia ottica a coerenza di fase (OCT), gli operatori sanitari possono ottenere una comprensione più chiara delle condizioni fisiologiche del paziente.
"Lo sviluppo di questa tecnologia non rappresenta solo un progresso nella tecnologia medica, ma riflette anche lo stretto legame tra ricerca scientifica e pratica clinica."
Guardando al futuro, i potenziali campi di applicazione della NIRS sono ancora ampi. La tecnologia NIRS ha dimostrato il suo valore insostituibile nel monitoraggio dello stato di salute dei pazienti anziani, nel monitoraggio delle prestazioni degli atleti e nello sviluppo di nuove terapie. Man mano che la comunità medica accetta questa tecnologia, le possibilità della NIRS continueranno ad aumentare, soprattutto alla luce della crescente domanda di test non invasivi.
Quindi, nella futura ondata di integrazione tra tecnologia e medicina, in che modo la spettroscopia nel vicino infrarosso continuerà a cambiare i nostri metodi di diagnosi e trattamento?
