अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी के पास

अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी के पास एक विश्लेषण विधि है जो शॉर्ट-वेव इन्फ्रारेड प्रकाश की सीमा में विद्युत चुम्बकीय विकिरण के अवशोषण पर आधारित है। यह रसायन विज्ञान, खाद्य प्रौद्योगिकी और चिकित्सा में उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला है। चिकित्सा में, यह अन्य बातों के अलावा, मस्तिष्क गतिविधि को प्रदर्शित करने के लिए एक इमेजिंग विधि है।

अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी के पास क्या है?

निकट अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी, भी कहा जाता है NIRS संक्षिप्त रूप से, अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी (IR स्पेक्ट्रोस्कोपी) का एक उप-क्षेत्र है। शारीरिक रूप से, आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी परमाणुओं के अणुओं और समूहों में दोलन राज्यों के उत्तेजना के माध्यम से विद्युत चुम्बकीय विकिरण के अवशोषण पर आधारित है।

NIRS उन सामग्रियों की जांच करता है जो आवृत्ति रेंज में 4,000 से 13,000 कंपन प्रति सेमी तक अवशोषित करती हैं। यह 2500 से 760 एनएम तक तरंग दैर्ध्य रेंज से मेल खाती है। इस सीमा में, पानी के अणुओं और कार्यात्मक समूहों जैसे कि हाइड्रॉक्सिल, एमिनो, कार्बोक्सिल और सीएच समूह के कंपन मुख्य रूप से उत्साहित हैं। यदि इस आवृत्ति रेंज में विद्युत चुम्बकीय विकिरण संबंधित पदार्थों को हिट करता है, तो कंपन एक विशेषता आवृत्ति के साथ फोटॉनों के अवशोषण से उत्साहित होते हैं। अवशोषण स्पेक्ट्रम तब दर्ज किया जाता है जब विकिरण नमूने के माध्यम से पारित हो जाता है या प्रतिबिंबित होता है।

यह स्पेक्ट्रम तब कुछ तरंग दैर्ध्य पर लाइनों के रूप में अवशोषण को दर्शाता है। अन्य विश्लेषण विधियों के साथ संयोजन में, आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी और, विशेष रूप से, निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी जांच किए गए पदार्थों की आणविक संरचना के बारे में बयान कर सकते हैं और इस प्रकार रासायनिक विश्लेषण से औद्योगिक और खाद्य प्रौद्योगिकी अनुप्रयोगों से दवा तक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला को खोलते हैं।

कार्य, प्रभाव और लक्ष्य

निकट अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग 30 वर्षों से दवा में किया गया है। यहां मस्तिष्क गतिविधियों को निर्धारित करने के लिए एक इमेजिंग विधि के रूप में, अन्य चीजों के बीच इसका उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, इसका उपयोग रक्त की ऑक्सीजन सामग्री, रक्त की मात्रा और विभिन्न ऊतकों में रक्त प्रवाह को मापने के लिए किया जा सकता है।

प्रक्रिया गैर-आक्रामक और दर्द रहित है। शॉर्ट-वेव इन्फ्रारेड लाइट का लाभ इसकी अच्छी ऊतक पारगम्यता है, जिससे यह चिकित्सा उपयोग के लिए पूर्व निर्धारित है। खोपड़ी के माध्यम से निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके, मस्तिष्क गतिविधि को रक्त में ऑक्सीजन सामग्री में मापा गतिशील परिवर्तनों के माध्यम से निर्धारित किया जाता है। यह प्रक्रिया न्यूरोवास्कुलर कपलिंग के सिद्धांत पर आधारित है। न्यूरोवास्कुलर युग्मन इस तथ्य पर आधारित है कि मस्तिष्क की गतिविधि में परिवर्तन का मतलब ऊर्जा आवश्यकता में परिवर्तन भी है और इस प्रकार ऑक्सीजन की आवश्यकता भी है।

मस्तिष्क की गतिविधियों में किसी भी वृद्धि के लिए रक्त में ऑक्सीजन की उच्च एकाग्रता की आवश्यकता होती है, जो निकट अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा निर्धारित की जाती है। रक्त में ऑक्सीजन-बाध्यकारी सब्सट्रेट हीमोग्लोबिन है। हीमोग्लोबिन एक प्रोटीन-युक्त डाई है जो दो अलग-अलग रूपों में होता है। ऑक्सीजन युक्त और डीऑक्सीजनेटेड हीमोग्लोबिन हैं। इसका मतलब है कि यह या तो ऑक्सीजन युक्त या ऑक्सीजन मुक्त है। एक आकार से दूसरे आकार में जाने पर इसका रंग बदल जाता है। इससे प्रकाश का संचरण भी प्रभावित होता है। ऑक्सीजन युक्त रक्त, ऑक्सीजन की कमी वाले रक्त की तुलना में अवरक्त प्रकाश के लिए अधिक पारगम्य है।

जब अवरक्त प्रकाश गुजरता है, तो ऑक्सीजन लोड में अंतर निर्धारित किया जा सकता है। अवशोषण स्पेक्ट्रा में परिवर्तन की गणना की जाती है और वर्तमान मस्तिष्क गतिविधि के बारे में जानकारी प्रदान करती है। इस आधार पर, मस्तिष्क गतिविधि को प्रदर्शित करने के लिए NIRS का अब इमेजिंग पद्धति के रूप में उपयोग किया जा रहा है। इस प्रकार, निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी भी संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं की जांच की अनुमति देता है, क्योंकि प्रत्येक विचार भी उच्च स्तर की मस्तिष्क गतिविधि उत्पन्न करता है। बढ़ी हुई गतिविधि के क्षेत्रों का पता लगाना भी संभव है। यह विधि एक ऑप्टिकल मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफ़ेस को साकार करने के लिए भी उपयुक्त है। मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफ़ेस मानव और कंप्यूटर के बीच एक इंटरफ़ेस का प्रतिनिधित्व करता है। शारीरिक रूप से विकलांग लोगों को इन प्रणालियों से विशेष लाभ मिलता है।

वे कुछ कार्यों को ट्रिगर करने के लिए कंप्यूटर का उपयोग कर सकते हैं, जैसे विचार की शुद्ध शक्ति के साथ, कृत्रिम अंग की गति। चिकित्सा में एनआईआरएस के आवेदन के अन्य क्षेत्र, अन्य बातों के अलावा, आपातकालीन चिकित्सा से संबंधित हैं। डिवाइस गहन देखभाल इकाइयों में या ऑपरेशन के बाद ऑक्सीजन की आपूर्ति की निगरानी करते हैं। यह ऑक्सीजन की तीव्र कमी की स्थिति में एक त्वरित प्रतिक्रिया सुनिश्चित करता है। निकट अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी संचार विकारों की निगरानी के लिए या प्रशिक्षण के दौरान मांसपेशियों को ऑक्सीजन की आपूर्ति के अनुकूलन के लिए भी उपयोगी है।

जोखिम, दुष्प्रभाव और खतरे

निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग समस्या-मुक्त है और इससे कोई दुष्प्रभाव नहीं होता है। अवरक्त विकिरण निम्न-ऊर्जा विकिरण है जो जैविक रूप से महत्वपूर्ण पदार्थों को नुकसान नहीं पहुंचाता है। जेनेटिक मेकअप पर भी हमला नहीं किया जाता है। विकिरण केवल जैविक अणुओं के विभिन्न कंपन अवस्थाओं को उत्तेजित करता है। प्रक्रिया भी गैर इनवेसिव और दर्द रहित है।

एमईजी (मैग्नेटोसेफेलोग्राफी), एफएमआरआई (कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद टोमोग्राफी), पीईटी (पॉज़िट्रॉन एमिशन टोमोग्राफी) या स्पैक्ट (एकल फोटॉन उत्सर्जन कंप्यूटेड टोमोग्राफी), अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी के पास संयोजन जैसे अन्य कार्यात्मक तरीकों के साथ संयोजन में मस्तिष्क की गतिविधियों की अच्छी तरह से कल्पना कर सकते हैं। इसके अलावा, निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी में गहन देखभाल चिकित्सा में ऑक्सीजन एकाग्रता की निगरानी के लिए काफी संभावनाएं हैं। ल्यूबेक में कार्डियक सर्जरी के लिए क्लिनिक में एक अध्ययन से पता चलता है कि पिछले तरीकों की तुलना में एनआईआरएस की मदद से सेरेब्रल ऑक्सीजन संतृप्ति का निर्धारण करके कार्डियक सर्जरी में परिचालन जोखिमों का अधिक मज़बूती से अनुमान लगाया जा सकता है।

निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी अन्य गहन देखभाल अनुप्रयोगों के लिए भी अच्छे परिणाम प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन की कमी को रोकने के लिए गहन देखभाल इकाइयों में गंभीर रूप से बीमार रोगियों की निगरानी के लिए भी इसका उपयोग किया जाता है। विभिन्न अध्ययनों में, NIRS की तुलना पारंपरिक निगरानी विधियों से की जाती है। अध्ययन संभावित दिखाते हैं, लेकिन निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी की सीमा भी।

हालांकि, हाल के वर्षों में प्रक्रिया के तकनीकी विकास के कारण अधिक से अधिक जटिल माप किए जा सकते हैं। यह जैविक ऊतक में होने वाली चयापचय प्रक्रियाओं को बेहतर और बेहतर दर्ज करने और उन्हें रेखांकन के रूप में प्रस्तुत करने में सक्षम बनाता है। निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी भविष्य में दवा में और भी अधिक भूमिका निभाएगा।