什么是近红外光谱？

NIRS测量的是什么

近红外光谱（NIRS）是Artinis设备（如OxyMon和Brite）所基于的技术，主要依赖于人体组织的两个特征。首先，在NIR范围内组织对光的相对透明度，其次，血红蛋白的氧合依赖性光吸收特性。

通过使用多种不同的波长，可以连续显示血红蛋白浓度的相对变化。

使用NIRS原理，可以监测：

非侵入性

买得起的

连续不断地

在实验室，甚至在野外

无需特殊基础设施

没有经过专门培训的人员

为什么采用NIRS技术？

身体所有器官中的所有细胞对氧气的需求是恒定的，但变化不定。然而，人体对氧气的储存是最少的。通过循环向组织提供恒定和充足的氧气是至关重要的。任何对组织氧合的干扰都会很快导致不可逆的损伤。

光学血氧计，特别是近红外光谱（NIRS），是评估各种器官（如肌肉和大脑）氧合状态和血流动力学的工具。

NIRS解释：吸收和透射

在本视频中，来自Artinis Medical Systems的Alexandra解释了分光光度法的支柱——吸收和透射的概念。

近红外光谱（NIRS）是如何开始的

NIRS始于Frans Jöbsis在《科学》杂志上发表的一篇论文（1977年），Jöwsis报告称，生物组织对近红外（700-1300 nm）的光相对透明。

因此，有可能通过器官传输足够的光子用于原位监测。在这个近红外区域，血红蛋白——包括它的两个主要变体氧血红蛋白（O2Hb）和脱氧血红蛋白（HHb）——表现出依赖氧的吸收。血红蛋白被认为是生物组织中吸收近红外区域光的主要发色团。

科学

如果已知吸收，朗伯-比尔定律可以用来计算发色团的吸收。兰伯特-比尔定律由下式给出：

ODλ是称为介质光密度的无量纲因子，I0是入射光，I是透射光，ελ是发色团的消光系数（单位：µM-1•cm-1），c是发色体的浓度（单位：μM），L是光入射点和出射点之间的距离（单位：cm），λ是使用的波长（单位：nm）。

朗伯-比尔定律旨在用于透明、非散射介质。当它应用于散射介质（图1.1），例如生物组织时，必须结合无量纲路径长度校正因子。该因子有时被称为差分光路长度因子（DPF），它解释了由于组织中的散射而导致的光路长度的增加。散射介质的修正朗伯-比尔定律由下式给出：

其中ODλ表示由于组织中的散射和吸收引起的与氧无关的光学损失。假设ODλ在NIRS测量期间是恒定的，我们可以将光密度的变化转换为浓度的变化。

这个方程对于含有一个发色团的介质是有效的。如果涉及更多的发色团，我们需要测量至少与存在的发色体一样多的波长。这会产生一组线性方程。该集合的解决方案导致了大多数NIRS系统中使用的算法。散射介质使近红外源和探测器相互平行测量吸收成为可能（图1.1）。这为使用NIRS设备测量较大组织（如肌肉和大脑）中的氧合提供了机会。

散射介质的可视化，以及光如何穿过它。

散射介质使近红外源和探测器相互平行测量吸收成为可能（图1.2）。这为使用NIRS设备测量较大组织（如肌肉和大脑）中的氧合提供了机会。

显示视觉皮层刺激的图表。

视觉皮层刺激

显示fNIRS在移动性程度以及时间和空间分辨率方面与其他模态相比的3D图。

与其他模式相比，NIRS。

NIRS算法

定义NIRS使用的算法需要各种发色团的光谱消光系数。两种主要发色团O2Hb和HHb的光谱。

O2Hb和HHb之和是组织中总血容量（tHb）的量度。肌肉组织含有另外两个发色团：氧和脱氧肌红蛋白（O2Mb和HMb）。为了区分肌肉组织中的血红蛋白和肌红蛋白，光谱需要足够不同。不幸的是，在光谱的近红外区域并非如此。这意味着，NIRS无法区分所测量的氧浓度是由血红蛋白还是肌红蛋白携带的。波长这意味着，NIRS无法区分所测量的氧浓度是由血红蛋白还是肌红蛋白携带的。能够区分Hb和Mb的波长不能穿透组织足够深。

NIRS和脉搏血氧测定法有什么区别？

近红外光谱所依赖的技术与脉搏血氧测定技术非常相似。

主要区别在于被采样的组织。脉搏血氧计计算动脉血液中含氧血红蛋白的百分比。NIRS计算研究组织（毛细血管）中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白（以及可选的含氧血红蛋白百分比）的变化，其中包括动脉血和静脉血。

fNIRS简介

fNIRS（功能近红外光谱）是一种非侵入式成像技术。它可以测量氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的变化，这反映了大脑的局部活动。fNIRS提供了一种非侵入性的方式来实时获得高分辨率的脑信号。

观看“fNIRS简介”网络研讨会，了解更多关于fNIRS的理论、fNIRS与其他模式相比的特点、如何使用fNIRS和分析fNIRS数据。

NIRS肌肉氧监测简介

近红外光谱（NIRS）是一种能够无创测量局部组织（例如肌肉）氧合的技术。运动科学领域是NIRS广泛应用于了解局部肌肉耗氧量的第一个研究领域之一。

观看“NIRS肌肉测量简介”网络研讨会，了解更多有关NIRS理论、如何进行定量测量以及我们的哪些设备可以使用的信息，并跟随多通道肌肉测量的实时演示。

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