A NIR spektroszkópia segítségével értékelni kell az osteoarthritis kezelését

Az orvoskutatók fokozatosan mélyebben elmélyednek az osteoarthritis területén, és megvizsgálják a közeli infravörös reflexió (NIR) spektroszkópia alkalmazását a csontszövet jellemzése és az artroszkópos műtétek ellátási normáinak előrehaladása érdekében.

spektroszkópia

A közeli infravörös spektroszkópia számos felhasználási lehetőséggel rendelkezik, különösen az orvosbiológiai kutatások területén. Például nem invazív monitorozás, vérvizsgálat, fehérje-azonosítás és még sok más.

A közeli infravörös tartomány csúcsminőségű reflexiós spektrum méréseket kínál, minimális szórással és abszorpcióval 650 nm és 1900 nm között, ami létfontosságú eszköz. Különösen vonzónak tartották a klinikai alkalmazások lehetséges fejlesztése szempontjából, mivel a közeli infravörös spektrális mérések nem invazívak és nem roncsolók.

A térd osteoarthritisének II. És III. Stádiumát készítette Harrygouvas a görög Wikipédián. [CC BY-SA 3.0 vagy GFDL 1.3], a Wikimedia Commons-tól

Az Avantes NIR műszercsalád az érzékenység és a felbontás ideális keverékét fejlesztette ki NIR spektroszkópiás orvosi alkalmazásokhoz. Következő generációs EVO elektronikájuk kevesebb zajt ad, és amikor in vivo dolgoznak, akkor a legfrissebb, nagy sebességű kommunikációs lehetőségeket kínálják a gyors adatátvitel érdekében.

Mi az Osteoarthritis?

Az osteoarthritis gyakori degeneratív állapot. Jellemzője az ízületekben és azok körüli porcok csökkenése, ami fájdalmat és a mobilitás elvesztését eredményezi. Az életkor az osteoarthritis leggyakoribb oka, de a traumás ízületi sérülés ízületi degenerációt is okozhat minden életkorban. Az állapot progressziója lelassulhat, és a tünetek mindenképpen kezelhetők, azonban a betegség kialakulásához vezető okokat nem lehet megfordítani.

Csontmetszet: Pbroks13 [CC BY 3.0], a Wikimedia Commons-on keresztül

Az osteoarthritis legújabb tanulmányai arra a meggyőződésre vezettek, hogy a subchondralis (porc alatti) csontszerkezetek változásai, például a subchondralis lemez megvastagodása, nyilvánvalóak, mielőtt elváltozások vagy egyéb tünetek nyilvánvalóvá válnának a porcban.

Az osteoarthritis diagnosztizálására és kezelésére vonatkozó ajánlásokat tartalmazó jelenlegi szabványok két dolog bármelyikének kimutatásához a radiográfiai képalkotástól függenek. Először is, a subchondralis réteg megkeményedése, másodszor az ízületi tér csökkenése, valamint a vizuális és tapintási ellenőrzés artroszkópos műtét során.

A közelmúltban a képalkotás és a számítási teljesítmény révén végzett elemzés fejlődése fokozta az érdeklődést a NIR használata iránt. Kifejezetten úgy gondolják, hogy segít számszerűsíteni az ízületi károsodás progresszióját és értékelni a kezelést az in vivo artroszkópiák során.

In vitro csontvizsgálat: a biomechanikai tulajdonságok értékelése

2018 júniusában a Kelet-finn Egyetem megállapításokat tett közzé a Nature folyóiratban. Vizsgálatuk a közeli infravörös spektroszkópia lehetőségét vizsgálta az emberi subchondralis csont tulajdonságainak jellemzésére. Ehhez olyan hullámhosszra volt szükség, amely képes megbecsülni az emberi csont tulajdonságait klinikai körülmények között.

"Gonarthrosis, a porc mediális visszaélése" Scuba-limp által [GFDL, CC-BY-SA-3.0 vagy CC BY-SA 2.5],
a Wikimedia Commons-on keresztül

A tanulmány a csont integritásának számos jelentős paraméterét tárta fel az emberi hullákból gyűjtött csontmintákban. A fő paraméterek a szubkondrális csontlemez vastagság, a csont ásványi sűrűsége és a strukturális modell indexe voltak, amelyeket közeli infravörös spektroszkópiával mértek. A NIR spektrális adatok rögzítésére kétcsatornás Avantes rendszert használtak, az AvaSpec-ULS2048L és a nagy érzékenységű AvaSpec-NIR256-2,5-HSC kombinációjával.

A spektrumokat három hullámhossz-sorozaton rögzítettük, amelyek már elismerték az élő szövetek behatolási képességeit. Ezt nevezzük biológiai vagy terápiás optikai ablaknak. Először az ablak lefedte a 650-950 nm, majd az 1100-1350 nm tartományt, és végül a vizsgált biológiai ablak 1600-1870 nm volt. Ezeket az adatokat a részleges legkisebb négyzetes regressziós többváltozós technika alkalmazásával korreláltuk ugyanazon csontminták mikro-komputertomográfiás eredményeivel.

Megállapítások azt mutatták, hogy fontos szerepet játszottak az optikai válasz és a subchondralis csont tulajdonságai közötti összefüggésben a fény hullámhossztól függő behatolása miatt az osteochondralis mintákba. A legerősebb korrelációt és a legalacsonyabb hibaarányt a tomográfiai eredményekhez képest az első optikai ablakban azonosítottuk; λ 650-950 nm. Ez jelenti a legnagyobb alkalmazkodási lehetőséget az ellátás artroszkópiás normáihoz.

A NIRS Arthroscopy klinikai alkalmazásainak fejlesztése

Ezenkívül 2018 szeptemberében további kutatók a holland Utrechti Egyetemről és a Kelet-Finn Egyetemről publikálták vizsgálataikat a Nature folyóiratban. A NIR spektroszkópia megbízhatóságát igyekezett bemutatni az ízületi porc és a subchondralis csont egyidejű értékelésére in vivo egy mesterséges ideghálózat (ANN) segítségével.

Reprezentatív NIR spektrum csontminták Afara, Florea és mtsai. Az emberi subchondralis csont tulajdonságainak jellemzése közeli infravörös (NIR) spektroszkópiával, tudományos jelentéseken keresztül

Jelenleg nincsenek kvantitatív artroszkópos eszközök mind a porc, mind a subchondralis csont értékelésére. Az artroszkópos műtétek során az ortopéd sebészek röntgenképi képalkotást, a sérülés súlyosságának szubjektív pontozását bízzák a vizuális ellenőrzésben, és tapintható tapintást végeznek fémhoroggal e tényezők meghatározásához.

Néhány számszerűsíthető eszköz létezik a porc értékelésére, azonban használatukat gyakorlati problémák korlátozzák. Jelenleg nincs klinikai eszköz a subchondralis csontmorfológia értékelésére.

A fent említett tanulmány először az Avantes AvaSpec- ULS2048XL alkalmazásával gyűjtött NOS spektrális adatokat póniktól. Ez 12 hónappal a vizsgálati ízületi javítási eljárások beérkezése után fejeződött be, és ugyanazon pónikból mintákat gyűjtöttek in vitro spektrális mérésekhez.

További kontrolladatokat in vitro gyűjtöttünk a nem érintett póniktól gyűjtött mintákból. Ezek a minták optikai koherencia tomográfia (OCT) révén a csontmorfológia teljes elemzését is elvégezték. Ez egy sekély mesterséges neurális hálózat (ANN) támogatásával referenciaként szolgál a becslés modellezéséhez.

A spektrumokat széles hullámhossz-sorozatból gyűjtöttük, beleértve a látható infravörös infravörös tartományban 450 és 2500 nm közötti távolságot. A tanulmány azonban 1900 nm feletti hullámhosszakat diszkontált a víz magas NIR abszorpciós tulajdonságai miatt. Ezenkívül a 450 és 750 nm közötti nyilvánvaló tartomány interferenciát mutatott a hagyományos artroszkópos fénytől, ezért csak a szonda orientálásához és pozicionálásához használták, de a modellezésből kihagyták.

A mindhárom terápiás optikai ablakot majdnem átfogó hullámhossztartomány 750 és 1900 nm között van. Megfigyelték, hogy ez az ideális tartomány a porc biomechanikai tulajdonságainak becsléséhez, beleértve a szubkondrális csontlemez vastagságot, a csonttérfogat frakciót és a csont ásványi sűrűségét.

A részleges legkisebb négyzetek elemzésének eredménye egy olyan előrejelzési modellt eredményezett, amely jártas a csontintegrációs paraméterek 95% -os konfidenciaaránnyal történő előrejelzésében. Nem meglepő, hogy az in vitro mérések kevesebb predikciós hibát mutattak. Ez nagy valószínűséggel annak a jellemző szövődménynek tudható be, hogy az artroszkópia során az ideális próbaelhelyezés megvalósul.

Ezenkívül kevesebb predikciós hiba volt a porc biomechanikai tulajdonságainak értékelésében, összehasonlítva a subchondralis csont vizsgálatával a szövetmélység miatt. Mindazonáltal a kutatók megállapították, hogy a NIR spektroszkópia egyszerre képes jellemezni az ízületi porcot és a subchondralis csontintegrációt emberben, a hagyományos arthroscopy technikák fejlesztésének lehetőségével a defektív ízületek klinikai értékelésében.

Fény: A jövő orvostudománya

Különösen az orvosi területen a fényt sok mindenre felhasználják; az egészségi állapot figyelemmel kísérése, a diagnosztikai vizsgálatok befejezése, a krónikus sebek kezelésének támogatása, valamint a rák felkutatása és leküzdése. Minden nap új felfedezések történnek, amelyek elősegítik az orvostudományt.

A kutatók megbízható eszközöktől függenek, hogy ideális egyensúlyt biztosítsanak számukra a nagy felbontás és a nagy érzékenység között, amit az Avantes képes biztosítani. Az Avantes eszközei moduláris felépítésűek is, amelyek tökéletesek a többcsatornás rendszerek konfigurálásához. A vállalat huszonöt éves tudással és tapasztalattal rendelkezik, amely együtt jár az orvosi és gyógyszerészeti megoldásokat tervező rendszerek kutatóival és gyártóival. Ez olyan alkatrészekkel kombinálva, amelyek folyamatosan hihetetlen eredményeket hoznak.

Erőforrások

  • Afara, Isaac O. és mtsai. "Az emberi subchondralis csont tulajdonságainak jellemzése közeli infravörös (NIR) spektroszkópiával." Tudományos jelentések 8.1 (2018): 9733. https://www.nature.com/articles/s41598-018-27786-3.pdf
  • Sarin, Jaakko K. és mtsai. "Az artroszkópos közeli infravörös spektroszkópia lehetővé teszi az ízületi porc és a subchondralis csont egyidejű kvantitatív értékelését in vivo." Tudományos jelentések 8.1 (2018): 13409. https://www.nature.com/articles/s41598-018-31670-5.pdf
  • „Osteoarthritis - tünetek és okok - Mayo Clinic”, 2018. november 14. https://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/osteoarthritis/symptoms-causes/syc-20351925

Az Avantes BV-ről

Az Avantes vezető innovátor a miniatűr spektrométerek fejlesztésében és alkalmazásában. Az Avantes tovább folytatja az optikai spektroszkópia új eszközeinek fejlesztését és bevezetését, hogy megfeleljen ügyfeleink alkalmazási igényeinek.

Az Avantes műszereket és tartozékokat számos OEM alkalmazásban is alkalmazzák a különböző iparágakban a világ piacain.

Az Avantes több mint 18 éves tapasztalattal rendelkezik a száloptikai spektroszkópia terén, és több ezer műszerrel rendelkezik ezen a területen, és szívesen segít ügyfeleinknek megtalálni a Spectroscopy® megoldásait.

Támogatott technikák

  • UV-VIS/NIR spektroszkópia
  • Folyamatirányítás
  • Abszorbancia/transzmittancia/reflektancia
  • Lézer által indukált bontási spektroszkópia
  • CIE színspektroszkópia
  • Hordozható spektrométerek
  • Fluoreszcencia spektroszkópia
  • Egyedi alkalmazások
  • fénysugár
  • Raman spektroszkópia
  • OEM alkalmazások fejlesztése

Főbb termékek/szolgáltatások

Alacsony költségű. nagy felbontású, miniatűr száloptikás spektrométerek: Rendszermegoldások és OEM műszerek 185–250 nm közötti alkalmazásokhoz. Detektorválasztás: PDA, CMOS, CCD, hátul vékonyított CCD és lnGaAs.

45, SO vagy 75 mm gyújtótávolságú optikai padok; forradalmi új ultra-alacsony szórólámpa
optimalizált optikai pad (ULS) és egy új, nagy érzékenységű optikai pad.

Más funkciók

  • 14 és 16 bites AID konverterek
  • TE hűtés
  • többcsatornás műszerkonfigurációk, amelyek lehetővé teszik az egyidejű jelfelvételt
  • USB2 kommunikáció
  • több eszköz támogatása egyetlen számítógépről
  • 14 programozható digitális I/O port

Standard alkalmazási megoldások

  • fénysugárzás és LED mérések
  • gemológia
  • hemometrikus elemzés
  • vékonyfilm mérés
  • szín
  • fluoreszcencia
  • lézer által indukált bontási spektroszkópia (LIBS)
  • Raman spektroszkópia
  • folyamatirányítás

Fényforrások

  • Volfrám-halogén
  • Deutérium
  • VEZETTE
  • Xenon-kalibrációs források a hullámhosszra és a besugárzásra

Szponzorált tartalomra vonatkozó irányelvek: A News-Medical.net cikkeket és kapcsolódó tartalmakat tesz közzé, amelyek származhatnak olyan forrásokból, amelyekben kereskedelmi kapcsolataink vannak, feltéve, hogy az ilyen tartalom hozzáadott értéket biztosít a News-Medical.Net fő szerkesztőségi szellemiségéhez, amelynek célja, hogy oktassa és tájékoztassa az orvos iránt érdeklődő webhely látogatóit. kutatás, tudomány, orvostechnikai eszközök és kezelések.

Idézetek

Kérjük, használja a következő formátumok egyikét, hogy idézze ezt a cikket esszéjében, dolgozatában vagy jelentésében:

Avantes BV. (2020. június 23.). A NIR spektroszkópia segítségével értékelni kell az osteoarthritis kezelését. News-Medical. Letöltve 2020. december 13-án a https://www.news-medical.net/whitepaper/20181207/Using-NIR-Spectroscopy-to-Evaluate-Treatment-needed-for-Osteoarthritis.aspx webhelyről.

Avantes BV. "A NIR spektroszkópia segítségével értékelni kell az osteoarthritis kezelését". News-Medical. 2020. december 13. .