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近紅外光譜的奇妙旅程：如何從科學實驗室走入醫療前線？
近紅外光譜技術（NIRS）正迅速穿越科學實驗室，邁向醫療前線，為不同領域的診斷和治療提供支持。這一技術的核心在於利用位於780至2500奈米之間的近紅外光範圍，來分析物質的組成及其特性。隨著科技的進步，NIRS的應用範圍已從農業和食品科學擴展至臨床醫學，成為監測患者生理狀況的有效工具。
這項技術的基礎在於分子過渡和組合振動，儘管近紅外光的吸收帶通常比中紅外光小10至100倍，這也使得NIRS在檢測樣本時能夠無需過多的樣本準備，這對於臨床應用尤為關鍵。通過多變量校準技術，如主成分分析和部分最小平方法，NIRS能夠充分提取化學信息，克服了近紅外光譜的複雜性。
「近紅外光譜的發展歷程反映了從基礎科學到實際應用的傑出轉變。」
近紅外光譜的歷史可以追溯到19世紀，威廉·赫歇爾首次發現了近紅外光的存在，但實際應用則是在1950年代開始。隨著技術的演進，這項工具不僅被用於食品和農產品的品質評價，也逐漸進入化學、醫藥和環境分析等領域。特別是在1994年，NIRS作為功能性儀器首次應用於臨床，使其在醫療範疇的應用成為可能，尤其是在針對腦部和周邊組織的氧合評估中。
NIRS儀器的基本組成包括光源、探測器和色散元件，可以進行反射或者透射光譜測量。一般使用的光源包括石英鹵素燈和發光二極管（LED）。對於高精度的測量，使用的激光器和頻率梳子不僅可以提高測量的精確度，還可以同時獲得可見光和近紅外光譜。
「NIRS的真正優勢在於它能無侵入地提供有關組織的血氧濃度信息，為臨床醫生提供可靠的診斷依據。」
NIRS在醫療中的諸多應用，特別是在評估腦部功能和微血管系統意義重大。這項技術可以檢測到局部血流和氧合情況的變化，使得醫生能夠及時發現潛在的病變，如顱內出血，並進行迅速反應。與傳統的功能性磁共振成像（fMRI）相比，NIRS攜帶方便且對患者的影響極小，這使得它在新生兒及其他易受傷患者中的應用愈加普遍。
除此之外，NIRS也在其他醫療應用方面表現出色，包括檢測乳腺腫瘤、監測運動訓練中的血流和氧合變化等。通過將NIRS技術與其他成像技術相結合，如光學相干斷層掃描（OCT），醫療工作者能更清楚地理解病人的生理狀況。
「這項技術的發展不僅是醫療技術的進步，也反映出科學研究與臨床實踐之間的密切聯繫。」
展望未來，NIRS的潛在應用領域依然廣闊。在監測老年患者的健康狀況、追踪運動員的成績、以及開發新療法方面，NIRS皆顯示出其無可取代的價值。醫療界對這項技術的接受程度逐步提高，特別是在非侵入性檢測的需求日益增長的背景下，NIRS的可能性將持續擴大。
那麼，未來在科技與醫療融合的浪潮中，近紅外光譜將如何繼續改變我們的診療方式呢?
