近红外线在临床医学应用中的研究进展

近红外线在临床医学应用中的研究进展近红外光谱(NIRS)在农业中的应用最早，分析的项目种类很多。近年来，随着近红外光谱技术的研究增多，其应用扩展到其他许多领域，如石油化工、高分子化工和基本有机化工、食品工业、纺织工业等领域。在生物医学领域，近红外光谱技术也表现出巨大的潜力。目前，研究范围已涉及生物反应过程的研究与监测、生物体组织分析、临床医学、药物研究、微生物鉴别、细胞病理等。

1近红外线的特点

近红外(NIR)谱是指介于可见区(VIS)和中红外区(MIR)之间的电磁波。根据美国试验和材料协会(ASTM)规定，其波长范围为700～2500nm。近红外光谱为分子振动光谱的倍频和组合频谱带，主要指含氢基团(C－H，O－H，N－H，S－H)的吸收，包含了绝大多数类型有机物组成和分子结构的丰富信息。由于不同的基团或同一基团在不同化学环境中的吸收波长有明显差别，因此可以作为获取有机化合物组成或性质信息的有效载体。对某些无近红外光谱吸收的物质(如某些无机离子化合物)，也能够通过其对共存的本体物质影响引起的光谱变化，间接地反映其信息。

1.1近红外光谱法的优点:①简单，无需烦琐的前处理，且不消耗样品;②快速;③光程的精确度要求不高;④所用光学材料便宜;⑤近红外短波区域的吸光系数小，穿透性高，可用透射模式直接分析固体样品;⑥适用于近红外的光导纤维较易获得，利用光纤可实现在线分析和遥测;⑦高效，可同时完成多个样品不同化学指标的检测;⑧环保，检测过程无污染;⑨仪器的构造比较简单，易于维护;⑩应用广泛，可不断拓展检测范围。近红外光谱可测量形式如漫反射、透射和反射，能够测定各种各样的物态样品的光谱。

1.2近红外光谱法的缺点:①由于测定的是倍频及合频吸收，灵敏度差，一般要求检测的含量大于1%;②建模难度大，定标样品的选择、制备，精确的化学分析，基础数据的准确性以及选择计量学方法的合理性，都将直接影响最终的分析结果。尤其是其准确性不能比它所依赖的化学分析法更好，所以在推广应用该技术时，必须使用精确的化学分析值及适当的定标操作技术，即NIRS法必须实行系统的标准化操作。

2近红外线用于检测

近红外线广泛应用于生物医学领域，其基本原理是利用近红外线对人体组织的一定的穿透性和对血红蛋白的选择性吸收。

2.1脑血流量和脑功能:大脑受刺激时，近红外线能在体外测量大脑额叶血流量的变化，进而用于大脑功能参数测量［1］。20世纪70年代末，Jobsis提出光能通过人体组织(包括颅骨)，并指出NIRS可用于脑血流与氧合的监测［2］。

近20年来，NIRS作为一种无创组织氧含量检测技术发展很快。NIRS通过无创地直接检测脑组织rSOz来准确地反映局部组织实际氧合情况。新生儿脑组织对缺氧高度敏感且耐受性差，短暂的缺氧就可能引起脑组织的损害并产生脑功能的改变。脑组织氧供与脑血流密切相关，故通过监测脑血流可以间接了解脑组织氧供及其功能状况。NIRS是国内外近年应用较广的一种非创伤性脑监测技术，用于床旁连续监测脑氧合代谢和血流动力学变化，在探查围生期脑损伤的发病机理、客观地评价治疗方法、判断神经系统损伤与预后等方面均可提供有价值的信息。床旁NIRS监测有助于临床判断新生儿脑损伤的脑血流动力学改变与监测脑氧合功能及脑反应，有助于及时、早期判定脑缺氧以防止脑损伤的发生发展，已成为新生儿尤其是早产儿理想的脑功能监测工具［3］。

2.2乳腺癌:近红外线对人体组织有较强的穿透力，而且，近红外线对人体组织具有较高的选择性，人体不同组织学结构的软组织对透照穿过的光线吸收率不同，血红蛋白对近红外线、细胞对可见光等有较强的吸收率。恶性肿瘤组织中这两种成分都比正常腺体明显增多，所以透照检查时，乳房的皮肤、脂肪、血管、正常腺体和异常病灶等会在显示屏上呈现不同的影像。该技术具有无辐射、快速、简便易行、无损伤、价廉等优点。所以近红外线电脑乳腺检查是乳腺癌阳性率较高的初筛方法，应提倡使用近红外线电脑乳腺检查作常规检查项目。但其受到环境因素、乳腺组织厚度、观察方位、月经周期、体表因素干扰、检查者经验影响［4］，影响结果判别，故结果应结合临床。［9］赵俊，李树人，宋文阁.疼痛诊断治疗学［M］.郑州:河南医科大学出版社，1999，432－433.

［10］娄彦，王继红.直线偏光近红外线照射联合局部阻滞治疗软组织损伤疗效观察［J］.中华物理医学与康复杂志，2005，27(2):78－79.

［11］WhelanHT，SmitsRLJr，BuchmanEV，etal.EffectofNASAlight－emittingdiodeirradiationonwoundhealing［J］.JClinLaserMedSurg，2001，19(6):305－314.

［12］DesmetKD，PazDA，CorryJJ，etal.ClinicalandexperimentalapplicationsofNIR－LEDphotobiomodulation［J］.PhotomedLaserSurg，2006，24(2):121－128.

［13］YingR，LiangHL，WhelanHT，etal.Pretreatmentwithnear－infraredlightvialight－emittingdiodeprovidesaddedbenefitagainstrotenone－andMPP+－inducedneurotoxicity［J］.BrainRes，2008，1243:167－173.

［14］LiangHL，WhelanHT，EellsJT，etal.Near－infraredlightvialight－emittingdiodetreatmentisthera