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近赤外分光法の素晴らしい旅: 科学研究室から医療の最前線へどのように移行するか?
近赤外線分光法（NIRS）は、科学研究室から医療の最前線へと急速に移行し、さまざまな分野の診断と治療をサポートしています。この技術の核心は、780～2500ナノメートルの近赤外光範囲を使用して物質の組成と特性を分析することです。科学技術の進歩により、NIRS の応用範囲は農業や食品科学から臨床医学まで拡大し、患者の生理状態をモニタリングするための効果的なツールとなっています。
この技術は分子遷移と複合振動に基づいています。近赤外光の吸収帯は通常中赤外光の10～100倍小さいですが、NIRSはサンプルの準備がほとんど必要なく使用できます。特に臨床応用にとって重要です。主成分分析や部分最小二乗法などの多変量校正技術により、NIRS は化学情報を完全に抽出し、近赤外分光法の複雑さを克服することができます。
「近赤外分光法の歴史は、基礎科学から実用的応用への顕著な移行を反映しています。」
近赤外線分光法の歴史は、ウィリアム・ハーシェルが初めて近赤外線の存在を発見した19世紀にまで遡りますが、その実用化は1950年代に始まりました。技術の進化に伴い、このツールは食品や農産物の品質評価に使用されるだけでなく、化学、医学、環境分析などの分野にも徐々に進出してきました。特に、1994年にNIRSが機能計測器として初めて臨床使用され、特に脳や末梢組織の酸素化評価において医療分野への応用が可能になりました。
NIRS 装置は光源、検出器、分散要素で構成されており、反射または透過分光測定を実行できます。一般的に使用される光源には、石英ハロゲンランプや発光ダイオード (LED) などがあります。高精度測定の場合、使用されるレーザーと周波数コムは、測定の精度を高めるだけでなく、可視スペクトルと近赤外線スペクトルを同時に取得することも可能にします。
「NIRS の本当の利点は、組織内の血中酸素濃度に関する非侵襲的な情報を提供できるため、臨床医に診断の信頼できる根拠を提供できることです。」
NIRS は医学において、特に脳機能や微小血管系の評価において多くの用途があります。この技術は局所的な血流や酸素化の変化を検知できるため、医師は頭蓋内出血などの潜在的な病変を検出し、迅速に対応することができます。従来の機能的磁気共鳴画像法（fMRI）と比較すると、NIRS は持ち運び可能で患者への影響が最小限であるため、新生児やその他の脆弱な患者への使用がますます普及しています。
さらに、NIRS は、乳房腫瘍の検出や、スポーツトレーニング中の血流や酸素化の変化のモニタリングなど、他の医療用途でも優れています。 NIRS を光干渉断層撮影 (OCT) などの他の画像技術と組み合わせることで、医療従事者は患者の生理学的状態をより明確に理解できるようになります。
「この技術の開発は、医療技術の進歩であるだけでなく、科学研究と臨床実践の密接なつながりを反映しています。」
将来的に見ると、NIRS の潜在的な応用分野は依然として広範囲にわたります。 NIRS は、高齢患者の健康状態の監視、アスリートのパフォーマンスの追跡、新しい治療法の開発においてかけがえのない価値を発揮しています。医療界がこの技術をより受け入れるようになれば、特に非侵襲的検査の需要が高まる中で、NIRS の可能性は拡大し続けるでしょう。
では、テクノロジーと医療の融合の波が今後押し寄せる中、近赤外線分光法は診断や治療の方法をどのように変えていくのでしょうか?
