一文读懂数字近红外(NIR)成像技术

nir-icg成像原理NIR-ICG成像技术是一种基于红外光谱的光学成像技术，主要用于研究生物体内的血管结构和功能。

NIR代表近红外，ICG代表靛青绿。

NIR-ICG成像技术的原理基于靛青绿（ICG）这种荧光染料的特性。

ICG是一种光敏感染料，可在近红外波长（700-900nm）下发出强烈的荧光。

近红外波长在生物体内穿透性较好，所以这种技术可以穿透皮肤、组织和骨骼，获得深度成像。

NIR-ICG成像技术的实施包括两个步骤：注射ICG染料和使用近红外成像设备。

注射ICG染料后，它会与血浆蛋白结合并被输送到血液中。

ICG染料主要在血管和淋巴系统中进行动力学过程。

近红外成像设备会发出近红外光，ICG染料会吸收并发出荧光。

通过收集和分析荧光信号，可以生成血管结构和功能的图像。

NIR-ICG成像技术在医学领域有广泛的应用。

以下是一些常见的应用：1.血管成像：NIR-ICG成像技术可以观察血管的形态、密度和分布。

这对于研究血管疾病如动脉粥样硬化和缺血性心脏病具有重要意义。

2.肿瘤成像：由于肿瘤正常情况下的血供和代谢与周围组织不同，NIR-ICG成像技术可以帮助检测和定位肿瘤。

这对肿瘤手术的导航和辅助有重要意义。

3.淋巴成像：NIR-ICG成像技术可以展示淋巴系统的分布和排水。

在淋巴结转移肿瘤的诊断和手术中，这是非常有用的。

4.脑部成像：由于头骨的透明性较差，常规光学成像技术无法观察脑部血管。

而NIR-ICG成像技术可以通过近红外光线的穿透性提供血管显像，以及观察脑功能的变化。

5.皮肤成像：NIR-ICG成像技术可以用于观察血液供应和代谢的皮肤疾病如烧伤、溃疡和炎症。

NIR-ICG成像技术在生物体内的应用还有很多，例如研究心脏功能、肾脏血流、肠道血供等。

这种技术在医学和生命科学领域已经受到广泛关注，并且有望在临床实践中得到更多应用。

总之，NIR-ICG成像技术基于靛青绿这种荧光染料的特性，使用近红外光谱进行成像。

近红外成像技术在临床诊断中的应用随着科技的发展，近红外成像技术已经成为临床医学中一个不可或缺的重要工具，它在人体组织成像和功能研究方面都有很大的应用价值。

下面将从近红外成像技术的原理、优点、应用案例等方面分享这项技术在临床诊断中的应用。

一、近红外成像技术的原理首先，我们需要了解近红外成像技术的原理。

该技术是利用近红外光线（NIR）能够穿透组织的特性，基于吸收和散射可见光的特点，即探测和分析组织中的光。

近红外光能够透过血液及透明的纤维质物质，这使得近红外成像可以用于研究深入组织。

二、近红外成像技术的优点接着，我们来看一下近红外成像技术的优点。

1. 无创近红外光线能够透过人体表面进行扫描，因此不需要进行切口或穿刺，极大地降低了患者的痛苦和风险。

2. 非放射性相比于传统的成像技术，如X光和核磁共振（MRI），近红外成像技术不需要使用放射线来进行成像，因此更加安全。

3. 实时成像近红外成像可以提供实时成像，这是其他成像技术无法达到的。

医生可以直接观察患者的生理状态，及时进行治疗。

三、近红外成像技术在临床诊断中的应用1. 乳腺癌筛查乳腺癌是常见的恶性肿瘤，而近红外成像技术可以帮助医生在早期发现乳腺癌。

近红外成像技术可以捕捉乳腺血液供应的细微变化，从而提供肿瘤形态和生长的信息，对于检测乳腺癌有着非常重要的意义。

2. 脑功能成像近红外成像技术在脑功能成像方面也有很大的应用潜力。

该技术可以监测血液中的氧合状态，从而推断脑血流动力学和神经代谢活动等信息。

这种技术可用于检测婴儿缺氧、老年人的认知疾病等方面。

3. 糖尿病筛查在糖尿病诊断和治疗方面，近红外成像技术也有良好的应用。

该技术可以通过扫描皮肤表面进行打破葡萄糖聚合物的化学键，然后获得有关糖尿病的信息。

4. 心脏成像在心脏成像方面，近红外成像技术可以在研究心脏病的时候发挥重要作用。

近红外光线可以穿透皮肤、脂肪和肌肉的层面，达到心肌组织，这使得医生可以实时查看心脏活动的变化。

近红外光谱(NIR)分析技术的应用近红外光谱(NIR)分析技术的应用近红外光谱分析是近20年来发展最为迅速的高新技术之一，该技术分析样品具有方便、快速、高效、准确和成本较低，不破坏样品，不消耗化学试剂，不污染环境等优点，因此该技术受到越来越多人的青睐。

一、近红外光谱的工作原理有机物以及部分无机物分子中各种含氢基团在受到近红外线照射时，被激发产生共振，同时吸收一部分光的能量，测量其对光的吸收情况，可以得到极为复杂的红外图谱，这种图谱表示被测物质的特征。

不同物质在近红外区域有丰富的吸收光谱，每种成分都有特定的吸收特征。

因此，NIR能反映物质的组成和结构信息，从而可以作为获取信息的一种有效载体。

二、近红外光谱仪的应用NIR分析技术的测量过程分为校正和预测两部分（如图一所示），(1)校正：①选择校正样品集，②对校正样品集分别测得其光谱数据和理化基础数据，③将光谱数据和基础数据，用适当的化学计量方法建立校正模型；(2)预测：采集未知样品的光谱数据，与校正模型相对应，计算出样品的组分。

由此可知，建立一个准确的校正模型是近红外光谱分析技术应用中的重中之重。

图一2.1 定标建模2.1.1 为什么要建立近红外校正模型2.1.1.1 建立近红外校正模型的最终目标是获得一个长期稳定的和可预测的模型。

2.1.1.2 近红外光谱分析是间接的（第二手）分析方法，所以①需要定标样品集；②利用定标样品集的参比分析数据与近红外光谱建立校正模型；③近红外分析准确度与参比方法数据准确度高度相关；④近红外分析精度一般优于参比方法分析精度。

2.1.2 模型的建立与验证步骤2.1.2.1 扫描样品近红外光谱准确扫描校正样品集中各个样品规范的近红外光谱：为了克服近红外光谱测定的不稳定性的困难，必须严格控制包括制样、装样、测试条件、仪器参数等测量参数在内的测量条件。

利用该校正校品集建立的数学模型，也只能适用于按这个的测量条件所测量光谱的样品。

近红外光谱技术的原理和应用领域近红外（NIR）光谱技术是一种非常重要的分析技术，它在许多领域中都有着广泛的应用。

本文将介绍近红外光谱技术的原理以及一些常见的应用领域。

首先，让我们来了解一下近红外光谱技术的原理。

近红外光谱在波长范围为700-2500纳米之间，可以通过光的吸收和散射来探测分子的特征。

每个分子都有特定的吸收光谱，通过分析样品与光的相互作用，可以获取样品组分的信息。

近红外光谱技术有许多应用领域。

其中，食品安全检测是一个重要的应用领域。

通过近红外光谱分析，可以快速准确地检测食品中的有害物质，如农药残留和重金属污染。

这种技术可以在食品加工过程中迅速检测出问题，确保食品的质量和安全。

此外，近红外光谱技术还广泛应用于制药行业。

在药物研发和生产过程中，近红外光谱可以用来分析原料药和药物包装材料的质量。

通过检测样品的特征光谱，可以及时发现并解决质量问题，确保药物的安全和有效性。

近红外光谱技术在农业领域也有着重要的应用。

例如，农作物的生长和发育状态可以通过近红外光谱来监测和评估。

通过分析植物的叶片光谱特征，可以及时了解植物的健康状况，从而进行精细化管理，提高农作物的产量和质量。

此外，近红外光谱技术在环境监测和污染治理中也有着广泛的应用。

例如，在水质监测中，可以通过分析水样的近红外光谱特征来检测水中的有机污染物和重金属。

这种技术具有快速、准确和非破坏性的特点，可以为环境保护工作提供有力的支持。

此外，近红外光谱技术还被广泛应用于化学和材料研究领域。

通过分析物质的近红外光谱特征，可以了解物质的结构和性质。

这对于新材料的研发以及物质的表征和鉴定具有重要意义。

总之，近红外光谱技术具有非常广泛的应用领域。

通过分析样品的近红外光谱特征，可以获取样品的组分和性质信息，从而实现快速、准确和非破坏性的分析。

该技术在食品安全、制药、农业和环境保护等领域中发挥着重要作用，为不同行业的发展和创新提供了有力支持。

随着科技的不断进步，相信近红外光谱技术的应用领域还将不断扩大，为人们带来更多的便利和利益。

近红外检测原理近红外（NIR）检测是一种非侵入式的光谱分析技术，广泛应用于农业、食品、制药等领域。

它通过检测物质在近红外光波段的吸收和散射特性，来获取物质的相关信息。

近红外检测原理基于光的相互作用和物质的分子结构。

1. 光的相互作用与近红外光谱光是由一系列电磁波组成的，包括可见光、紫外光、红外光等。

近红外光谱波段通常被定义为750-2500纳米（nm），相对于可见光而言，近红外光具有较高的穿透力和较弱的散射能力。

2. 分子的能级和跃迁分子在吸收光的过程中，会发生能级跃迁。

当分子吸收能量与能级间隔相等时，电子会从基态跃迁至激发态。

近红外光的能量正好位于分子能级间隔的范围，因此适用于近红外检测。

3. 物质的吸收特性不同物质在近红外光谱波段的吸收特性是由其分子结构和化学键决定的。

不同的化学键振动和伸缩会导致不同的吸收光谱。

通过测量物质在近红外光谱波段的吸收，可以了解其组成、浓度、质量等信息。

4. 光源、光谱仪和样品槽近红外检测系统由光源、光谱仪和样品槽等组成。

光源发出近红外光，经过样品后，被光谱仪接收并分析。

样品槽是将待测样品放置的空间，通常采用透明的玻璃或石英材料，以便光线穿透。

5. 数据处理和模型建立在近红外检测中，采集到的光谱数据需要进行预处理和分析。

预处理包括光谱校正、信号平滑和噪声滤波等步骤。

分析阶段则需要建立模型，将光谱数据与样品的性质进行关联，以实现定性或定量分析。

6. 应用领域近红外检测技术在农业、食品、制药等领域具有广泛应用。

例如，在农业领域，近红外检测可用于土壤分析、农作物品质评估和植物病害检测等；在食品领域，可用于食品成分分析、食品质量控制和食品安全检测等；在制药领域，可用于药品含量检测、药材鉴定和药品质量监控等。

近红外检测技术凭借其快速、无损、高效等优势，成为现代科学研究和工业生产中的重要工具。

在不断的研究和发展中，相信近红外检测技术将更加成熟和广泛应用于更多领域。

近红外光谱技术的原理要点红外光谱操作规程近红外光(Near Infrared，NIR)是介于可见光(ⅥS)和中红外光(MIR)之间的电磁波，按ASTM(美国试验和材料检测协会)定义是指波长在780～2526nm范围内的电磁波，习惯上又将近红外区划分为近红外短波(780~1100nm)和近红外长波(1100~2526nm)两个区域。

近红外区域是人们早发现的非可见光区域。

近红外光谱(NIR)分析技术是分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，越来越引起国内外分析专家的注目，在分析化学领域被誉为分析“巨人”，它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。

近红外光谱分析技术包括定性分析和定量分析，定性分析的目的是确定物质的组成与结构，而定量分析则是为了确定物质中某些组分的含量或是物质的品质属性的值。

与常用的化学分析方法不同，近红外光谱分析法是一种间接分析技术，是用统计的方法在样品待测属性值与近红外光谱数据之间建立一个关联模型(或称校正模型，Calibration Model)。

方法缺陷近红外光谱分析方法的缺陷是：(1)建立模型需要大量有代表性且化学值已知的样品。

这样，对小批量样品的分析用近红外就得不偿失。

(2)模型的维护也很麻烦，建立的模型并不能一劳永逸，仪器状态、样品代表性变化(如作物的新品种、产地)都会影响测定结果。

(3)模型转移问题尚未很好解决，每台仪器必须自己独立建模，模型不能通用。

(4)近红外对于样品数量比较少的分析也不适用，因为建模成本很高，样品数量少，测试费用很高。

技术要求近红外分析技术的一个重要特点就是技术本身的成套性，即必须同时具备三个条件：(1)各项性能长期稳定的近红外光谱仪，是保证数据具有良好再现性的基本要求；(2)功能齐全的化学计量学软件，是建立模型和分析的必要工具；(3)准确并适用范围足够宽的模型。

这三个条件的有机结合起来，才能为用户真正发挥作用。

因此，在购买仪器时必须对仪器提供的模型使用性有足够的认识，特别避免个别商家为推销仪器所做的过度宣传的不良诱导，为此付出代价的厂家有之，因此，一定要对厂家提供模型与情况有详细了解。

近红外光谱成像技术在医学中的应用近红外光谱成像技术（Near-infrared Spectroscopy Imaging，NIRSI）在医学中的应用越来越广泛，它具有无创、无辐射、高灵敏度、高分辨率等优点，在临床生物医学研究、疾病诊断、治疗和监测等方面都有着广泛的应用前景和重要的意义。

本文将阐述NIRSI的原理与应用，在医学领域中的研究现状和前景。

原理NIRSI是一种成像技术，基于近红外（NIR）光在组织中的散射和吸收特性，通过测量组织表面NIR光在不同波长下的吸收、散射和反射光谱，进而对组织的成分、生理功能和病理状态进行研究和分析。

NIR谱图可以获得有效的生物分子组成信息，如氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白、水等指标，以及钙离子、荧光染料、药物等的分布情况，为生物医学研究提供了定量信息和高灵敏度的表征手段。

应用1. 脑功能成像NIRSI可以通过监测耳和额叶区域的组织NIR信号，实现对脑功能活动和缺血缺氧状态的观察和诊断。

在脑卒中、脑外伤等神经系统疾病治疗过程中，NIRSI可以帮助临床医生实时监控患者的脑部灌注、代谢情况，及时发现并处理潜在风险。

研究还表明，NIRSI能准确识别脑死亡患者，具有广泛的临床价值。

2. 心血管疾病诊断心血管疾病是全球范围内死亡率最高的疾病，NIRSI在心血管疾病的早期诊断和治疗中发挥着重要作用。

NIRSI可以实现对心脏及周围血管的血流、血氧饱和度、组织代谢等指标的测量与评估，同时也可以监测治疗的效果。

NIRSI技术支持的成像软件还可以通过对差异信号灰度值和高斯模型拟合来检测血管内皮功能异常，为心血管科医生提供了有力的辅助手段。

3. 肿瘤诊断NIRSI技术在肿瘤诊断和治疗中有着极大的潜力。

肿瘤组织与正常组织在信号反射、传输和吸收方面有较大的差异，这可以被NIRSI较为准确地测量和分析出来。

NIRSI成像技术可以通过测量组织氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的变化，来评估肿瘤组织的血供情况和代谢状态；同时，NIRSI技术也可以利用组织对荧光染料的吸收和散射特性，实现肿瘤的早期检测和定位。

近红外成像原理
近红外成像原理是一种利用近红外光波对物体进行成像的技术。

与可见光相比，近红外光的波长范围在700纳米到2500纳米
之间，具有更强的穿透力和更弱的散射能力。

这使得近红外成像技术在医学、农业、环境监测等领域具有广泛的应用前景。

近红外成像的原理基于不同材料对近红外光的吸收和反射特性的差异。

当近红外光照射到物体表面时，物体会对光进行吸收和反射。

不同组织和物质对近红外光的吸收和反射率不同，导致它们在近红外图像中呈现出不同的亮度和对比度。

通过捕捉物体反射的近红外光并将其转化为可见光图像，就可以得到近红外图像。

近红外成像技术可以将组织结构、血液供应、红外热图等信息呈现在图像中。

在医学领域，近红外成像被广泛应用于乳腺癌、脑血流和组织氧合的研究。

在农业领域，近红外成像可以用于监测植物健康状况、土壤质量和农作物水分含量等。

此外，近红外成像也可以用于检测食品的新鲜度和质量。

尽管近红外成像技术有许多应用优势，但它也存在一些挑战。

因为近红外光的波长较长，受到大气吸收和散射的干扰较大，影响了成像质量。

此外，近红外成像设备的成本也较高，限制了其在某些领域的推广。

随着技术的不断发展，近红外成像有望在更广泛的领域得到应用，并带来更大的成果。

医学中使用的近红外成像技术近红外成像技术（NIR）是一种运用光谱范围在近红外区域进行成像的技术，它已经被广泛应用于医学成像领域。

它利用光学技术通过测量组织内单一色素的吸收性质来看到体内的物质变化，进而实现对组织结构和代谢产物的定量分析。

它是无创的，不需要接触患者，以及没有任何辐射的成像技术。

该技术被广泛应用于生物医学成像领域，特别是针对血流量和组织的应用。

NIR成像技术的发展和应用，给很多医学研究带来了显著的贡献。

近红外成像技术的基础原理是它可以测量出光线在光谱范围内的吸收和散射，然后通过光经过光学设备后形成像素，进而显示出某个物体的图像。

在该光学成像中，搜集回声光梳，通过测量光在组织结构内的吸收和散射，在多光子激光显微技术的辅助下显示内部成像。

这项成像技术在多种体内类似于肿瘤，神经系统和代谢活动异常的情况下获得了广泛的应用。

这些应用通常可以在手术前或手术中进行，以帮助医生和研究人员诊断病情并为患者提供更好的治疗。

在生物医学图像领域，NIR成像技术最常见的应用是在生物医学成像研究领域中，它被用于肿瘤检测、定位和评估。

这项技术能够增强医生对组织结构的实时可视化，帮助准确地诊断肿瘤，还可以纪录肿瘤在术后的生长情况。

此外，它还适用于脉搏波传播的测量，能够做到量化测量人体输送血液的波动性，并且研究结构和运动状态的变化。

该技术已经被用于消化道血流量测量、眼底血流量分析、大脑皮层和大脑组织成像和分析，以及诊断斑块的形成等。

此外，该技术还可用于贴近头部皮肤进行大脑皮层成像研究，因为头皮的透明度、厚度和不随时间变化以及不需要切开大脑脑膜等特殊情况下，可以更加方便地使用本技术。

这种方式的非侵入性和收益性高，因此，在诊断和治疗脑部疾病、研究大脑功能和疾病机制等领域方面具有广泛的潜力。

近红外成像技术不仅可以对生物医学成像领域做出重大贡献，还可以应用于人脸识别、物联网、环境监测和安全检查等领域。

值得注意的是，尽管近红外成像技术已经被证明是一项十分有前途的医学成像技术，但它也存在着一些局限性，比如它只能看到组织表面，不能深入看到组织深处，同时，在测量人脑血流动力学变化时，还存在一定的误差。

近红外脑功能成像近红外脑功能成像（Near-Infrared Spectroscopy，NIRS）是一种非侵入性的脑成像技术，通过测量脑组织中血流和氧合血红蛋白/脱氧血红蛋白比率的变化来反映脑活动。

它有着许多优点，如安全性高、移动性强、实时性好等，因此在研究脑功能以及相关疾病方面有着广泛的应用前景。

近红外脑功能成像是基于光学原理的。

在脑部发生活动时，血液供应将发生变化，脑组织的血液含有氧的比例也会有所变化。

NIRS使用两个或多个光源波长（通常是近红外光），通过头皮组织透射的方式，发射光穿透脑组织，并在接收器上测量经过脑组织透射而回到皮肤表面的光强。

通过比较不同波长的光的吸收值，可以计算出血氧水平的变化，从而反映了脑血液氧合水平的变化。

近红外脑功能成像有很多应用领域。

在神经科学研究中，它被广泛用于研究大脑的活动模式、功能连接和网络。

与其他脑成像技术相比，NIRS特别适用于婴儿、儿童和运动受限的个体，因为它不需要患者保持完全静止。

近红外脑功能成像还可以与其他脑成像技术，如功能磁共振成像（fMRI）结合使用，从而提供更加全面和准确的脑活动信息。

除了神经科学研究外，近红外脑功能成像还在临床医学领域中得到广泛的应用。

在儿科中，它可以用于评估早产儿和新生儿的脑功能发育情况，帮助及早发现和干预相关的疾病。

在心理学和精神病学领域，近红外脑功能成像可以帮助研究人员了解不同神经疾病的发病机制，并为精神疾病的诊断和治疗提供参考。

总之，近红外脑功能成像是一种非常有前景的脑成像技术，它可以提供实时、非侵入性和高空间分辨率的脑活动信息。

它在神经科学研究和临床医学中都有广泛的应用前景，未来的研究将会进一步完善和发展这一技术，以更好地了解和治疗脑功能异常和神经相关疾病。