Функциональная Ближняя инфракрасная спектроскопия (БИКС) — это метод, позволяющий проводить неинвазивные измерения оксигенации тканей в любой локальной ткани. Зачастую устройства измерения являются носимыми, портативными и простые в использовании — и, следовательно, такой метод может использоваться в различных условиях как в лаборатории, так и за ее пределами, а также для участников всех возрастов, полов, происхождения (пигментация кожи слабо влияет на измерение) и состояний. Таким образом, БИКС широко применяется от исследований гипоксии в альпинизме до лабораторных клинических исследований.
Ближняя инфракрасная спектроскопия (БИКС, или fNIRS) — это неинвазивный метод, используемый для измерения относительных изменений концентрации оксигенированного и дезоксигенированного гемоглобина, предоставляющий информацию о насыщаемости (сатурации) тканей кислородом. БИКС может применяться к любой ткани и, следовательно, позволяет проводить одновременные измерения оксигенации мозга и мышц. Это позволяет получить полную картину оксигенации во всем организме и показать различия между периферической и центральной оксигенацией. Поэтому одновременные измерения оксигенации мозга и мышц с помощью БИКС часто проводятся во многих исследованиях, например, для оценки влияния высоты над уровнем моря, метаболизма при различных заболеваний или физиологии человека во время спортивных выступлений.
Разрабатываемые устройства NIRS для измерения сатурации мышц и мозга представляют собой идеальные решения для проведения измерений NIRS в различных тканях. Например, PortaLite MKII позволяет одновременно измерять церебральную и мышечную оксигенацию, используя только одно устройство. Кроме того, можно одновременно подключать дополнительные устройства fNIRS для измерений мозга (например, Brite Family) и устройства NIRS для измерений мышц (например, PortaMon) в едином программном обеспечении OxySoft, чтобы гарантировать точность одновременных измерений.
Мы рады сообщить, что в прошлом году было опубликовано 12 статей с использованием устройств Artinis для измерения оксигенации мозга и мышц одновременно. Ниже, см. рис. 1, мы представляем обзор областей применения, описанные в этих статьях за 2024 год, и выделяем публикации по категориям.
Области применения устройств Artinis для измерения оксигенации мозга, на основе публикаций за 2024 год
- Науки о спорте
- Клинические исследования и реабилитация
- Высотная гипоксия
Науки о спорте
Спорт и ЛФК не только оказывают положительное влияние на рост и производительность мышц, но и улучшают нейронные функции, например, на когнитивном и исполнительном уровне. Таким образом, одновременное измерение мозга и мышц во время выполнения упражнений может дать важные сведения о физиологических механизмах человеческого тела. Эти данные используются, например, для разработки плана терапии для клинических подопытных групп или стратегий методики тренировок спортсменов международного уровня.
Так например, Woorons и др. провели исследование влияния гипоксии, вызванной гиповентиляцией, на повторение высокоинтенсивных физических упражнений у спортсменов-дзюдоистов. Участники были случайным образом разделены на две группы, выполняющие по 8 подходов гребных упражнений с последующим спринтом как с гиповентиляцией, так и со свободным дыханием. Показания оксигенации групп мышц и мозга проводились с помощью устройств PortaMon и PortaLite непосредственно перед тренировкой, через 5 дней и через 12 дней после тренировки. Результаты показали, что применяемый протокол гиповентиляции улучшил способность спортсменов повторять высокоинтенсивные усилия и продемонстрировал перераспределение объема крови для удовлетворения увеличенной мышечной перфузии.
Клинические исследования и реабилитация
Клинические состояния в различных областях медицины, таких как кардиология или неврология, часто подразумевают изменения кислородного баланса в организме. Эти изменения могут различаться с точки зрения основной оксигенации в ЦНС и периферической оксигенации в мышечной ткани. Одновременные измерения fNIRS устройств используются для оценки различий в оксигенации в разных тканях, которые в последствии сравниваются между здоровыми пациентами и различными клиническими группами. Кроме того, такие измерения используются для оценки эффективности курса терапии.
В исследовании, опубликованном в 2024 году, Machfer и др. изучали, связана ли вызванная физическими упражнениями нервно-мышечная усталость с поступлением кислорода в мозг и мышцы, чтобы получить представление о сниженной физической работоспособности у пациентов с терминальной стадией почечной недостаточности (ESRD). Среди других измерений, оксигенация тканей измерялась в префронтальной коре и латеральной широкой мышце бедра одновременно с использованием устройства OxyMon у пациентов с ESRD и здоровых лиц во время физических упражнений. Результаты показали, что церебральная гипоперфузия играет роль в снижении физической работоспособности у пациентов с ESRD.
Высотная гипоксия
Гипоксия определяется как любое состояние, при котором потребность тканей в кислороде превышает их доставку, что приводит к кислородному голоданию. Поскольку организм постоянно нуждается в кислороде, он имеет различные внутренние механизмы для определения уровня кислорода, а также имеет противодействия гипоксии и достижения более высокого снабжения кислородом. Измерение оксигенации с помощью NIRS как мозга, так и мышц одновременно во время исследований высотной гипоксии может помочь понять влияние гипоксических состояний на центральные и периферические механизмы. Кроме того, NIRS можно использовать для изучения механизмов преодоления гипоксии и того, как они влияют на оксигенацию всего организма.
Narang с коллегами сравнили реакцию недоношенных и доношенных (перинатальный период) взрослых во время ранней акклиматизации на больших высотах в состоянии покоя и во время выполнения физических упражнений. Среди прочих измерений, оксигенация мозга и мышц измерялась с помощью PortaLite во время 3-дневного пребывания на большой высоте (высота над уровнем моря). Результаты показали сопоставимую акклиматизацию между доношенными и недоношенными взрослыми, причем последние даже показали лучшее поддержание оксигенации мозга в состоянии покоя.
Друзья, ранее мы публиковали годовой обзор с анализом публикаций за 2023 год. Для быстрого перехода к предыдущему обзору нажмите здесь.
