KIRMIZI ÖTESI (INFRARED) SPEKTROSKOPISI

Define,definecilik,define işaretleri,define arama yolları,gizli defineleri arama,cinler büyü tılsım,define arama çubukları, ,gizemli defineleri çıkartma,define nasıl aranır hepsi burada.

KIRMIZI ÖTESI (INFRARED) SPEKTROSKOPISI

Kırmızı ötesi ışıması elektromanyetik spektrumda görünür bölge ve mikro dalgalar arasında bulunur ve dalga boyu 0.8-500 µm (dalga sayısı 12500-20cm-1) olan ışımadır. 0.8-2.5 µm (12500-4000cm-2) bölgesine yakın kırmızı ötesi, 2.5µm - 25 µm (4000-400cm-1) bölgesine kırmızı ötesi ve 25-500µm (400-20cm-1) uzak kırmızı ötesi ışımanın sınır 2.5 - 15µm (4000-666cm-1) olarak verilir. Kırmızı ötesi spektrumları her iki sınır içinde kaydedilebilir.Yakın kırmızı ötesi ve uzak kırmızı ötesi bölgeleri organik yapı analizinde pek yararlı değildir.
Kırmızı ötesi spektrumları iki türlü bilgi verir:
1. Organik bileşiklerin yapısındaki fonksiyonlu gruplar bulunur.
2. Iki organik bileşiğin aynı olup olmadığı anlaşılır.
1-için bilinmeyen maddenin kırmızı ötesi spektrumunu değerlendirmek ve güvenirliği fazla olan soğurma bantlarından yapıdaki fonksiyonlu grupların varlığına (veya yokluğuna) karar vermek gerekir.
2-için bilinmeyen maddenin, bilinen bir madde ile aynı olup olmadığına karar vermek amacıyla her ikisinin kırmızı ötesi spektrumlarının tamamen üst üste çakışabilir olup olmadığını denemek gerekir. (iki maddenin aynılığı için gerekli diğer iki koşul, gaz (veya sıvı) kromotografisi alıkonma zamanlarının aynı olması ve UMR spektrumlarının üstüste çakışabilir olmasıdır.) Kırmızı ötesi spektroskopisi, organik yapı anlizinde en önemli yöntemlerden biridir.



YAKIN - INFRARED SPEKTROMETRESI :


Yakın-IR spektrometresi, saf maddelerin değerlerinin düşük molar soğurmalar ve saçılmalar ile zahmetsizce bulunmasıyla ve kalibrasyon ve analizde çok sayıda dalga boyuna olan gereksinimi azaltan geniş üstüste çakışan bantlar ile karakterize edilir.


Elektromanyetik spektrumun Yakın-IR bölgesi bir zamanlar analitik çalışmalar için düşük bir potansiyele sahip olduğu düşünülüyordu. Şimdi ise moleküler spektrometresi için en çok gelecek vaat eden bir dal haline gelmiştir. Ucuz ve güçlü bilgisayarların yapılmasıyla yakın - IR spektrometresinin uygulamaları artmıştır. Yakın-IR bölgesinin 700 nm (görünür spektrummun kırmızı sonu) ile 3000 nm (organik bileşiklerinin infrared uzantılarının başlangıcı) arasında olduğu tahmin edilmektedir. Yakın - IR bölgesindeki absorbans pikleri boyalı yüzeyin yansıttığı renklerden temel (mid-IR) bandlarının kombinasyonundan ve ağır atomlardaki elektronik geçişlerden meydana gelmektedir. Örneğin; C-H, N-H ve O-H bağları Yakın-IR bölgesinde gözlenen en önemli absorbanslardan sorumludurlar. Yakın-IR spektrometresi H atomları içeren moloküllerin belirlenmesinde ve miktarlarının ölçülmesinde kullanılmaktadır. Yakın - IR spektrometresi, su, alkoller, aminler, C-H, N-H ve / veya O-H grubu içeren bileşiklerin kantitatif analizlerinde kullanılır. Çeşitli bağ kombinasyonları da yakın - IR absorbans pikleri oluşturabilmektedir.

Yakın - IR spektrometresi zamandan tasarruf sağlar ve bilinen diğer analitik metodlara göre bazı üstünlükleri vardır.
Bunlar ;


1. Analiz süresi 1 saniyenin altına inebilmektedir.
2. Eş zamanlı multi bileşiklerin analizi yapılır.
3. Sıvılar, katılar veya gazlar için örnek hazırlamaya gerek yoktur.
4. Zarar vermeyen faydalı analizler yapılır.
5. Analiz başına düşen maliyet düşüktür. (Çözelti kullanılmamaktadır).
6. Örneklerin spektrumlarından fiziksel özellikler ve biyolojik etkiler hesaplanabilir.
7. Zemin düzeltmesi otomatik olarak yapılır ve bilgisayar algoritması kullanılarak cihazlarda interfreanslar görülür.
8. Dedeksiyon limitleri çok düşük olabilmektedir.
9. Pikogramdan, gezegen ölçülerine kadar olan ölçüler analiz edilebilir.
10. Spektrumdan, moloküler yapı hakkında bilgi türetilebilir.


Yakın - IR spektrometreleri ve teknikleri kullanılmaya başladıktan itibaren günümüze kadar oldukça gelişme kaydetmişlerdir. En eski yakın - IR kantitatif araştırmaları, UV-VIS (görünür ışık) deneylerindeki gibi aynı amaç için kullanılıyordu. Aslında orijinal yakın - IR cihazları; UV- VIS spektrometrelerinin yakın - IR bölgesine girenleriydi.
Bu eski spektrometrelerde, bileşikler ölçüm alınmadan önce matrikslerden (katı veya sıvı) ekstraksiyonla ayrılıyor, transaminasyon okumaları da kaydediliyordu. Ekstraksiyonda kullanılan çözeltiler karbontetraklorür ve karbondisülfit olup ikiside IR bölgesinde transparan özellik göstermektedir. Örnekler bu çözücülerde çözünmedikleri zaman da analitin absorbans piki olan transparan bantlı diğer çözücüler kullanılıyordu.
Modern yakın - IR spektrometreleri ve örnekleme teknikleri ile farmokolojik ürünler ve hatta hastalar üzerinde analiz yapılabilme noktasına gelmiştir. Canlı organizmada IR spektrometresinin kullanılmasında bazı problemler ile karşılaşılmaktadır. Bunlar dokularda yüksek su absorbansı, ışığın saçılması, piklerin çakışması, piklerin ısı nedeniyle değişmesi ve örnek-matriks kompoziyonudur. Yakın-IR spektrometresinin kompleks biyolojik ve medikal problemlerde kullanımının artmasıyla, daha yoğun ve stabil ışık kaynakları, daha etkili dedektörler (bazı yerlerde daha etkili görüntülü dedektörler) ve hızlı dalga boyu seçici gelişmiş metodlar kullanılmaya başlanmıştır. Bu cihazlarda ilerlemenin önemi yakın-IR spektrometresinin aterosklerosis ve felç araştırmalarının uygulamasında açıkça görülmektedir.



ENSTRÜMENTASYON ve TEKNIKLER :


Yakın IR bölgesi için enstrümentasyon, ultraviyole / görünür absorpsiyon spektroskopisinde kullanılanlara benzer. Kaynak olarak tungusten lambalar ve 200-770 nm aralığa quartz veya silika küvetler kullanılmaktadır. Küvet boyutları 0.1-10 cm arasında değişmektedir. Dedektörler genellikle kurşun sülfit fotokondaktörlardir. 180-2500 nm arasında kullanılabilen, Yakın-IR spekturumu için yeterli olan çeşitli ticari spektrofotometreler dizayn edilmiştir.


Şekil . Çift ışık yollu spektrofotometrenin şematik gösterimi. Siyah çizgiler mekanik bağlantıları, açık renk çizgiler elektriksel bağlantıları ve kesikli çizgiler radyasyon yolunu göstermektedir.


YAKIN INFRARED SPEKTROMETRESININ BIYOLOJIK VE TIBBI UYGULAMALARI


Yakın-IR spektrometresi, kardiyovaskular radyoloji, beyin görüntülenmesi, formülasyon, kalite/işlem kontrolü ve klinik denemeler dahil olmak üzere biyomedikal ve farmakolojik araştırmaların pek çok alanında problemlerin çözümünde kullanılmaya başlamıştır.


Bu teknik, biyoteknoloji endüstrisinde, küçük miktarlardaki pahalı maddelerin analizlerinde uygulanmaktadır. Bu yazıda önce Yakın-IR spektrometresi ve görüntüleme tanımlanmakta, sonra aterosklerosis ve felç araştırmalarına olan uygulamalarından bahsedilmektedir. Yakın-IR optiklerinde ve kullanılan aletlerdeki yeni gelişmeler ile, bilgisayarın kullanılmasıyla biyomedikal IR spektrometresi gelecek yüzyılda büyük bir ilerleme ile girmektedir.



ATEROSKLEROSIS ve LIPOPROTEIN ANALIZLERI


ABD' de ölümlerin çoğu atar damar hastalıklarından olmaktadır. Halk Sağlığı Poliçesi ve araştırması için ABD. Halk Sağlığı Acentasının yaptığı bir araştırmada yalnızca felç olan kişilerin yılda 30 milyar dolar maliyet getirdği belirlenmiştir. Yıllarca belli periyotlarda yapılan epidomiyolojik çalışmalar kandaki lipoprotein kolesterol artışının önemli bir şekilde aterosklerosis, ischemia ve ölüm riskini artırdığını göstermiştir.


Lipoprotein ve apolipoprotein çeşitleri analitik bir problemi ortaya çıkarmaktadırlar. Plasmadaki yaklaşık olarak total kolesterolün 2/3'ü , 21-35 nm çapındaki düşük yoğunluktaki lipoproteinler (LDL) ve orta yoğunluktaki lipoprotein (IDL) partikülleri ile taşınmaktadır. LDL partikülünün orta kısmındaki kolesterol miktarı yaklaşık %8 olmaktadır. Geri kalan kısmının %6' sını trigliseritler (orta kısımda bulunur), %20'sini fosfolipidler (yüzeyde bulunur) ve %22'sini proteinler (yüzeyde bulunur) oluşturmaktadır. LDL apolipoproteinin asıl kısmını apo B meydana getirmektedir. (%95 apolipoprotein içeriği plasmada apo B nin %90'ı LDL ile taşınmaktadır). Apo B' den başka en az 7 apoproteinde bulunabilir. Bu apoproteinlerin ın vivo oksidatif proses etkileri hala bilinmemektedir.


Serum LDL nin ultrasantrifügasyon ve denature olmayan jel elektroforezi uygulamasıyla heterojen bir madde olduğu görülmüştür. Büyüklükleri 20-40 nm ve molokül ağırlıkları 2 milyon - 3.5 milyon dalton arasında değişen 7 LDL alt sınıfı bulunmaktadır. Genetikçiler, bu sınıflamadan farklı olarak serum LDL' yi A ve B olarak iki farklı fenotip alt sınıfına ayırmışlardır. Bir fenotipte küçük, düşük yoğunluklu LDL' ler varken, diğer fenotipte büyük, düşük yoğunluklu LDL partikülleri sayıca çoktur. Literatürde yer alan çalışmalarda aterosklerosise küçük düşük yoğunluklu lipoprotein fenotipinin neden olduğu belirtilmiştir. LDL alt sınıflarının apoprotein kompozisyonunun detaylı analizi daha yapılmamıştır. Ilaç tedavileri ve oksidasyon gibi çevresel etkilere serum LDL' nin alt sınıflarına dağılımında etkili olduğu gösterilmiştir. Serum LDL oksidasyonunun (ox LDL), hayvanlarda aterosklerosiste yara oluşumunu ve büyümesini hızlandırdığı görülmüştür. Arter duvarı lipoprotein içeriği ve ateromatous yaraları üzerine pek fazla araştırma yapılmamıştır.


Insanların arter duvarlarında ımmobilize durumunda bulunan HDL, LDL veya apolipoproteinler için tam olarak doğru ve zararsız in vivo referans deneme yoktur. Aterosklerotik plakların gerçek hayat döngüsü kimyasal açıdan bir sır niteliğindedir çünkü kimyasal denemeler hayat döngüsüne doğrudan müdahale etmektedir. Fiberoptik sondalar aterosklerotik yaraları belirlemek için kullanılıyordu, fakat genelde uygulanan teknikler, yaraları sağlıklı arterial dokudan ayırmaktan başka birşey yapmamaktadır. Hasta insanların arterlerindeki yaraları belirlemek için InSb FPA ve PtSi CCD Yakın-IR video kameralar ve ayarlanabilen ışık kaynakları kullanılmakta ve 3 uzaysal boyutta onların kimyasal yapıları oluşturulmaktadır. Hastaların tıbbi geçmişleri hakkındaki raporda, karotid plaklardaki lipoprotein kombinasyonları ve hastalıklar arasında önemli (p<0.05) bağlantılar olduğu belirtilmiştir. Bununla beraber operasyon sonrasında bir patoloji uzmanı tarafından yapılan incelemede, karotid plakaların fiziksel yapısı ve durumu ile hastalıkların bağlantılı olduğu belirtilmiştir. Plakaların yakın IR spekturumunun, tıbbı geçmiş ve patoloji ile bağlantılı olduğu (p<0.05), gözlenen analitlerin hastalık proseslerinde önemli rol oynadıkları gösterilmiştir. Istenen ışık şiddetinin ayarlanmasına dayanan değişik görüntülü deneylerde, siyah cisim emisyonuna dayanan ayarlanabilen ışık kaynakları, ayarlanabilen filitreler ve Nd: YAG-pompa TP/OPO ayarlanabilen Yakın-IR laser sistemler kullanılmaktadır. In vivo koşullarda yaraların kimyasal analizleri aterogenezin kinetik çalışmalarına imkan vermekte ve yara oluşumu ile büyümesinin nasıl olduğunu anlamaya olarak sağlamaktadır. Yaraların başlangıcı ve ilerlemesinde anahtar rol oynayan yeni proseslerin (örneğin LDL' nin oksidasyonu gibi) belirlenmesi ile bu mekanizmaların üzerinde odaklanan daha iyi tedavi programları oluşturulacaktır. Toplam serum kolesterol konsantrasyonu ve serum kolesterol konsantrayonu arasındaki bağlantı en iyi şekilde IR asımılasyon metodu ile hesaplanır (r2=0.99).
(Asimilasyon, kalibrasyonun toplam yinelemeli prosesini, çapraz geçerliliği, aynı sınıf üyesinin rutin örnek testini, rekalibrasyon ve geçerliliği tanımlamaktadır.) Bu kalibrasyon için kesinliğin standart hatası (SEP) sadece 12.6 mg/dl dir. Apo A-I için yapılmış olan tahmini standart hata (SEE) 1.8 mg/dl (r2=0.98), çapraz geçerlilik örneklerden hesaplanan SEP (kalibrasyonu geliştirmede kullanılmamıştır) 1.9 mg/dl olarak bulunmuştur. Apo B için SEE=2.0 mg/dl ve SEP=2.1 mg/dl (r2=0.98) dir.



INSAN KAROTID PLAKLARININ IN VIVO ANALIZLERI


Çözeltideki lipoproteinlerin tek başlarına spektrometrik olarak araştırmaları mantık sınırlarını zorlamaktadır. Kan damarlarının duvarlarında bulunan lipoproteinlerin rollerini araştırmadan, aterosklerosisteki lipoproteinlerin rolleri hakkında daha faza bilgi edinmek zordur. Endarterectomy hastalarının karotit arterlerindeki aterosklerotik plaklarındaki LDL ve okside LDL (ox LDL) çalışmaları için serumdan elde edilen bilgiler kullanılmıştır. Karotit plakların Yakın-IR taramaları için diğer bir önemli motivasyonda, felç semptomları gösteren hastalar üzerinne potansiyel olarak uygulanarak, sonografi bağlantısı ile de geçiş istemik nöbetli hastalara da cerrahi veya ilaç tedavisinde kimyasal konbinasyonun iyi geldiği yolundaki hipotezi test etmektedir. Karotid plakların lipoprotein içeriği Yakın-IR spektrumu ile görülebilir. Karşılaştırma istenildiğinde plaklardan ekstrakle edilen LDL ve ox LDL, ultrasantrifügasyon ve SDS -PAGE ile ölçülebilir.


Ameliyathanede biri Yakın-IR ışık ve biri görünür ışık olmak üzere iki dijital kamera kullanılmaktadır. Kameralar hastadan 1 m uzaklıkta, steril ortamın dışında yer almaktadır.


Tipik karotid erdorlerectomi süresince, cerrahi olarak karotid çatalı açığa çıkarılır ve stenosis (arterin en blokajı) bölgesine venröz bypass uygulanır. Yakın-IR ve görünür görüntüler, karotide bypass uygulanmadan az önce alınır. Sonra sonra karotid açılır ve plağın yeri mikrocerrahi yöntemiyle değiştirilir. Plak, kan damar duvarının yumuşak kas hücre tabakası üzerinde parçalanır. Çıkan parça bir patoloji uzmanı tarafından incelenir ve laboratuvarda Yakın-IR taraması için sıvı nitrojen içinde dondurulur. Lipoprotein kompozisyonu ekstraksiyon ultrasantrifügasyon ve jel elektroferezi ile belirlenir. Yakın-IR görüntüler, plağın spektrumunu belirlemek için plağın çıkarılmasından sonra alınır. Damar kapatılır ve yara dikilmeden önce bypass çıkarılır.


Patalogların, plakları mikroskopik incelemeleri sonucunda yazdıkları raporda, plakta oluşan nekrozun, plaklarda bulunan bazı proteinlerle bağlantılı olduğu yönündedir. Nekrozu oluşturan en önemli proteinin 38 kD'dan 125-130 kD'a doğru artan ağırlıkta protein topluluğu olduğu belirlenmiştir. Bu proteinler CAD, CABG ve önemli cerrahi operasyon geçmiş hastalarda kolaylıkla ayırt edilebilmektedir. Hastalığın derecesi ile plakalarda bulunan protein konsantrasyonu arasında bir bağlantı vardır.



ATEROSKLEROTIK PLAKLARIN YAKIN-IR SPEKTURUMU


Yakın-IR spektrumu, jel elektroforezi ile belirlenen 93 tane protein molekül ağırlığı ile (protein pikleri 20, 162 ve 182 kD hariç) bağlantılıdır. (f test ve H testi : r2=0, p=0.05, nc=23, nv=21). Elektroforezde, en geniş pikler meydana getiren protein bağlantısı en güçlüdür. Çünkü bu molekül ağırlıklarındaki absorbans değerlerinde gürültü en azdır. Yakın IR spektrumu genelde az gürültülüdür ve jel elektroforezine göre daha geniş bir dinamik aralığa sahiptir. Aslında jel elektroforezi Yakın-IR spektrometresi için kalibrasyon metodu olarak kullanılır. Çünkü yaygın kullanıma sahiptir, kolayca anlaşılabilmektedir ve örnekte bulunan çok sayıdaki proteinin aynı zamanda belirlenmesine olanak sağlamaktadır. Jel tekniklerinin IR' ler ile yer değiştirmesi sadece plakların analizini hızlandırmakla kalmayıp, daha kesin sonuçlar elde edilmektedir.


Bu çalışmaların uzun süredeki amacı, LDL fraksiyonlarındaki proteinleri hastalıkları başlatmaları ve ilerleme olasılıkları bakımından reaksiyonlarda önem sırasına göre dizmektir.Reaksiyonların stokiyometresi deneysel olarak gözlenmeli ve ölçülmelidir. Böylece hız eşitlikleri istenen mekanizma için hesaplanabilir ve ürünler ile reaktantlarının ölçümleri Yakın-IR görüntüleme ile yapılır. (veya diğer metotlar kullanılabilir). Doğru bir ölçü alındığında, listedeki ilk protein sırası bulunabilir ve x-ışını kristalografisi, Yakın-IR spektroskopisi ve VCD ve NMR ile sekonder ve tersiyer yapı belirlenebilir.



YAKIN-IR SPEKTROMETRESINDE YENI LINEER OPTIKLER


Çoğu zaman, diğer alanlardan türeyen teknoloji, Yakın-IR araştırmalarının ilerlemesine katkıda bulunmuştur. Örneğin birkaç yıl önce çeşitli alanlarda çalışan mühendislerin ve araştırmacıların elmasların içinde bulunan yarıklara karşı ilgilerinin artmasıyla, elmas bileşiklerinin fabrikasyonunda birçok yeni metod geliştirilmiştir. Elmas filmleri daha çok biyomedikal Yakın-IR görüntülemede kullanılmaktadır. Kimyasal buhar deposit (CVD) elması, transparan olması ve ısısal kontrolünün kolay olması ile ideal örnek küvetinin üretiminde kullanılır.


Eskiden elmas filmi metale bağlamak zordu. Bu durum maddelerin termal genleşme katsayılarının farklılığından kaynaklanmaktadır. Metallerin termal genleşme katsayıları elmastan 2-8 kat daha yüksektir. Genleşme farklılıkları elmesın uç sıcaklıklarında çatlamasına neden olabilir. GE metodu kullanılarak üretilen elmas filmi ile bu genleşme farklılıkları probleminin üstesinden gelinmiştir. Kullanılan elmas filmi saf elmas olup, doğal polikristal formundan çeşitli yönlendirmeler ile elde edilmiştir. Dolayısıyla sağlam bir yapıya sahiptir ve spektral transmisyon karakterleri uzun süre üzerinde stoklayabilir. (UV-görünürden, infrared'e doğru) Elmas filmlerin 70 mm çapında ve kalınlığı 0.2-1.2 mm olanları uygun olup, tamir işlerinde, soğuk filitrelerde ve pencerelerde kullanılır.



YAKIN-IR SPEKTROMETRESINDE YENI LINEER OLMAYAN OPTIKLER


Yakın-IR spektrometresinde tipik olarak gözlenen etkiler lineer etkilerdir. Bir başka değişle Yakın-IR ışık madde ile etkileştiğinde madde kırılma, yansıtma, saçılma ve absorpsiyon gibi iyi bilinen optik karakter ile cevap verir.


Maddenin lineer optik tepkisi, Yakın-IR ışığı analitik olarak en iyi şekilde kullanır fakat ışığın dalga boyunu değiştiremez. Örneğin yağ dokusuna 2310 nm ile gelen ışık yerine 2310 nm ile yansıtılır. Işın yansıma dolayısı ile aynı doğrultuda dönmeyebilir ve absorpsiyon nedeniyle ışığın şiddeti değişebilir fakat en azından yağ dokusunu aynı dalga boyunda terk eder. Bununla birlikte gerçekte tüm önemli elektrooptik teknolojiler, simdi en azından bir lineer olmayan metodlar ve maddelere yapılan araştırmalar, çağdaş optikler ile daha canlı ve etkili araştırmalar haline gelmiştir. Ikinci- harmonik generasyon (SHG) gibi iyi bilinen etkilere ek olarak, lineer olmayan optik etkiler, optik doğrultma, Pockel elektrooptik etki, toplam ve fark-frekans karışımı, Kerr elektrooptik etki, üçüncü harmonik generasyon, dört-dalga karışımı, optik Kerr etkisi, uyarılmış Raman saçılması, uyarılmış Brillouin saçılması, faz konjugasyonu self-fokusyon, self-faz modülasyon ve iki-foton absorpsiyonu iyonizasyon ve emisyonu içerir.
Lineer olmayan optikler üzerinde, lazerlerin çok büyük etkileri vardır. Çünkü lineer olmayan etkiler ancak büyük elektrik alan veya mağnetik olan varlığında oluşur. Lorentzion dipol modeli kullanılarak, bu etkilerin neden büyük alanlarda oluştuğu açıklanabilir. Işık, cam gibi dielektrik maddeden geçerken, dipol modeli karşılıklı etkileşime dayanarak elektrik alan etkileşimlerini (ışık dalgası) ve dipollerin (atomların) harmonik olarak toplanmasını açıklar.


Her lineer optik etki, lineer olmayan, değişme frekansı, keskinlik-bağımlılık, gibi karşılıklara sahiptir. Örneğin, Brillouın ve Raman saçılımları, pompa ışığı frekansını hem yükseltir (anti stokes değişimi) hemde alçaltır (stokes değişimi) sonuç olarak uyarılmış raman Raman saçılımları ve uyarılmış Brillouın saçılımları laser pompası ışınlarını, ayarlanabilen Yakın-IR ışığa çevirmek için kullanılacaktır.



FELÇ ARAŞTIRMASINDA YAKIN-INFRARED GÖRÜNTÜLEME VE SPEKTROSKOPISI LIPOPROTEIN DAĞILIMI VE HASTALIĞI


Felç, ABD' de her sene 500.000' den fazla kişiyi etkileyen kritik bir problem haline gelmiştir. Beyine, ischemic ve postischemic zaraları azaltmak için uygulanan ilaç terapileri ve felç nedenlerini araştırmaları, in vivo koşullarda, ischemia ve reperfuzyon boyunca meydana gelen fiziksel ve kimyasal olayları devamlı olarak izlemek zor olduğu için, engellenmektedir. Yakın-IR spektrometresi, in vitro ve in vivo koşullarda tüm beyin örneklerinde meydana gelen lipid ve protein değişimleri incelemede felci izlemek için kullanılmaktadır. Tüm beyin örneklerini incelemek için, spektrometre, hardware ve software teknikleri kombinasyonuyla daha verimli kılınmıştır. Gerbil beyin dokusunun, Yakın-IR spektrofotometresi, yetişkin (3-4 aylık) ve yaşlı (18-20 aylık) beyinlerin 5-10 dakika ischemiaya maruz kalmalarına göre ayrılırlar. Yakın-IR analitik metodu, kafatasından elde edilen beyin spektrasıyla, yaşın belirlenmesi, lipid ve proteinlerin aynı anda multikomponent analizleri, felç-artan edemanın ölçümü dahil olmak üzere, yaşlanma ve felç araştırmalarında bir çok uygulamaları vardır. Son zamanlarda, Yakın-IR araştırmaları ischemic yaralanmaları takip eden olaylara doğru kaymıştır.
ABD' de çoğu ölümler, arter hastalıklarından olmaktadır. Yıllardan beri süregelen epidomiyolojik çalışmalar, kan kolesterol seviyesindeki önemli düşüşlerin, aterosklerosis, ischemia, miyokordial enfaktüs ve ölüm risklerini azalttığını göstermiştir.


Yapılan bir araştırmada, 60 milyon insanın veya 20-74 yaşları arasındaki yetişkinlerin % 36'sının kolesterol seviyesinin tıbbi yardım ve müdahaleye gereksinim olacak kadar yüksek bir seviyede olduğu belirlenmiştir. Kardiovaskular hastalığında plasma kolesterol konsantrasyonundaki % 1' lik bir azalmanın, kalp olayları riskinde % 2'lik bir azalma meydana getirdiği görülmüştür.


Aterosklerotik yaralar ile kısmen bloke edilmiş olan koroner artrlerin durumu kolesterolün düşürülmesi ile düzelmekte, hastalığın ilerlemesi engellenmektedir. Bu bilgiler kullanılarak, total kolesterol seviyesinde 200 mg/dl hedef sınırı yaratılmıştır. Bu seviye ABD populasyonu ortalamasının altındadır.


Kan akışında kolesterolü esas olarak taşıyan düşük yoğunluklu lipoprotein olup (LDL), arterlerde riskli durumlarda, kolesterol deposunun ana kaynağı olmuştur. Bir çok çalışmada, serum LDL artışı ile aterosklerosis riski artışının bağlantılı olduğu belirtilmiştir. Kanıtlar LDL' nin oksidasyonunun aterosklerotik yaraların oluşumunu hızlandırmasıyla ilgili olduğunu göstermektedir. Oksidatif olarak modifiye olmuş LDL' nin lizolesitin içeriğini ve negatif yükünü artırdığını bilinmektedir. Apolipoprotein B fragmantasyonuna bağlı olarak protein yoğunluğu artmakta ve polidoymamış yağ içeriği de azalmaktadır. Bu değişmeler elektroforetik mobilitede, ve LDL' nin arter duvarı ile etkileşimi gibi agregatlaşabilmesinde değişmelere neden olmaktadır. Okside türler, endothelial hücreler üzerindeki ve makrofajlar üzerindeki asetillenmiş LDL reseptörleri ile kolayca tanınabilmektedir. Ayrıca okside LDL, gen tanımlanmasının hücresel ürünlerinin modifikasyonundaki gibi, vaskular hücre yaralanmasından sorumludur. LDL' nin oksidasyonu, serbest radikaller mekanizması hipotezi doğrultusunda gerçekleşmektedir. Dokularda oluşan serbest radikaller, lipoksigenaz mekanizması ile meydana gelen lökotrienler ile bağlantılı olabilir. Yeni gelişmeler LDL' nin oksidasyonunun aterosklerosun hızlanmasında ve klinik olarak önemli seviyelere ulaşmasında kritik bir adım olduğunu göstermektedir.


Okside LDL (ox LDL) monositlere kemotaktik olup, endothelial hücrelere monosit bağlanma aktivitesini arttırır. Okside LDL sitokin gen tanımlanmasını etkiler. Monositlerin saldırma ve reseptör yoluyla okside LDL' leri biriktirmeleri ile, arter duvarında köpük hücreleri oluşumu gözlenir. Ox LDL başlangıçta, hücre kültürü çalışmalarında gösterildiği gibi, sitotoksik ajan olarak davranıyor olabilir. Aterosklerosiste lipid oksidasyonunun rolü hakkında bir fikre doğal olarak oluşan veya sentetik antioksidanların incelenmesiyle ulaşılmıştır. Askorbikasit ve bilirubinin, yağları oksidatif zarardan korunmada etkili olduğu gösterilmiştir. a tokoferol asetat (vitamin E) aktif antioksidan olarak davranıp, aterogenezde lipid profilini korur ve fibroblast kültürününde LDL için yüksek affiniteli reseptörü paylaştığına inanılır.


Lipofilik antioksidan olan ponobucol, lipoproteinlerin oksidasyonunu azalttığı gibi sitotoksik etkilerini de azaltmaktadır. LDL' nin oksidatif modifikasyonunun azaltılmasına ek olarak, Watanabe Rabbits çalışmaları, probucol ön tedavisinin, yağ çizgilerinde LDL' nin azalmasını inhibe ettiğini göstermiştir. Probucolun yağ düşürücü etkileri kontrol edilirken, probucol ön tedavisinin aterosklerotik oluşum hızını bazı hayvanlarda önemli bir şekilde düşürdüğü görülmüştür. Bu bilgiler antioksidanların doğal LDL seviyelerini düşürmelerini beklenilmesinden çok, aterosklerotik oluşumu okside LDL bileşimlerini limitleyici etkileri olduğunu göstermektedir.


Sterotopik bölgeler için aterosklerotik gelişmeler belirlenmiştir. Bunlar koroner ve karotit damarları içerir. Karotit arterler, deri altındaki bulundukları yere göre zararsız bir şekilde kolayca bulunabilir ve ilerledikçe serebral ischemia ve felç potajenezinde rolleri daha iyi araştırılır. Ayrıca, karotit çatalında yer alan aterosklerotik plağın sonografik olarak belirlenmesi baştan başa ischemic riski ve sistemik aterosklerosis ile bağlantılıdır.Karotit arter aterosklerotik plakların geometrisi ve ischemia ile bağlantılarına düşündürücü bir ilgi oluşturduğunda, plağın gerçek biyokimyasal kompozisyonu önem kazanmaktadır. Arter duvarları lipidlerinde bulunan toplam yağ asitlerinin yaklaşık %30'u okside durumdadır.


Plaklardaki lipoprotein ve apoproteinlerin belirlenmesinde kullanılan ultrasantrifügasyon içeren referans metotlar, örneğe zarar vermekte, sıkıcı ve/veya pahalı olmaktadır. Elektroforetik metotlar, immunofloresans ve radyoimmuno denemeler, spektrometrik metottan daha yavaştırlar çoğu zaman ve hatta radyoimmuno denemelerinin varyasyon katsayısı %5-10 kadar yüksek bir değerdir. Elektroforetik metotların dinamik aralığı ve tekrarlanabilirliği daha da kötüdür. Bir analizi tanımlamak için gerekli olan immuno çözeltilerin maliyeti ve harcanan zaman bir çok uygulamalar için engel teşkil etmektedir. Bu metotların hiç biri plaktaki bileşiklerin uzaysal bağlantısını koruyacak şekilde iyi oturmamıştır.


Yakın-IR spektroskopisi, endüstriyel olarak yıllarca lipidlerde doymamış ve doymuş yağ asitleri esterlerini belirlemede kullanılmaktadır. Son zamanlarda Yakın-IR spektrometresi, laboratuvarlarda in vivo koşullarda gerbil beyinlerinde deneysel olarak artan felci ve in vitro koşullarda lipidleri incelemek ve gerbil beyinde bulunan 9 değişik doymuş ve doymamış yağ asitlerini belirlemek için kullanılmaktadır. Yakın-IR spektrometresi laboratuvarında, HDL, LDL ve farelerin kan kolesterol seviyelerini analiz etmek için kullanılmaktadır. Ayrıca Yakın-IR spektroskopisi, ticari et ürünlerinin yağ içeriğini saptamada kullanılmaktadır.

Yakın-IR spektrometresi ile glukoz, laktat ve diğerlerini içeren analitlerde aynı anda belirlenebilmektedir. Primate beyin dokusunun lipid ve protein FT-Yakın-IR görüntüsü tanımlanmıştır. Insanlarda, kandaki deoksihemoglobin analizinde ve vücudun tüm yağının belirlenmesinde, Yakın-IR spektrometresi kullanılmıştır. Laboratuvarlarda, Yakın-IR görüntüleme ile felç geçiren hastalarda, okside lipoproteinlerin spektral çizgilerinin belirlenmesi ile aterosklerotik plağın yeri saptanmaktadır. Yakın-IR spektral analizlerinin en önemli avantajı kimyasal görüntüleme imkanıdır. Ayrıca Yakın-IR görüntüleme ile kas, kemik ve arterler dahil olmak üzere iç yapılar hakkında detaylı bilgi edinilebilir.

Sonuç olarak, Yakın-IR spektrometresi, felci, in vitro koşullarda tüm beyin örneklerinde lipid ve protein değişimlerini ve in vivo koşullarda gerbil beyinlerini incelemede kullanılmaktadır. Bu çalışmada, insanlarda kan damarlarında ileride ischemic beyin hasarlarına yol açabilecek olayları incelemek için Yakın-IR spektrometrik görüntüleme kullanılmıştır. Yakın-IR metotlar, ultrasantrifügasyon ve jel elektroforezden daha ileri olarak, aterosklerosis ve felç ile ilgili plak lipoproteinlerin uzaysal kararlı ve yararlı analizlerin yapılmasını sağlar. Proseste Yakın-IR görüntüleme kameralarının analitik gücü ve MPP(kütlesel paralel işlemci) gösterilmiştir. Bu spektrometrik teknikler, yüksek S/N ile hızlı bir şekilde karotid plakların, protein ve lipid kompozisyonu hakkında eşsiz bilgiler sağlar ve aterogenez hakkındaki hipotezi ve hastalığın oluşumunu kolayca ve zararsız şekilde test eder. Sonuç olarak, bu teknolojinin hastalarda deri üzerine laser ölçümleri yapılmasına kayması, bizlerin hastalık prosesini daha iyi anlamamızı ve septomik hastaların ilaç ve / veya cerrahi müdahalere rasyonel bir yaklaşım yapabilmemizi sağlamaktadır.


YAKIN IR SPEKTROSKOPISI ve IR.IMAGING ILE DOKU OKSIJENASYONUNDAKI BÖLGESEL VE ZAMANA AIT NONINVASIVE UYGULAMALAR


Yakın IR spektroskopisinin tıptaki naninvasive uygulanması büyük dikkat gerektirir. Ekseriyetle nabit aksimetrisi klinikal setlerde gerçekleştirilmiştir. Nabit aksimetrisi genellikle kırmızıda 660 nm' de ve 640nm' de infrared yakınında iki dalga boyunda hemoglobin azalması ve oksitlenmiş hemoglobinin farklı absorpsiyonuna dayanır. Kırmızıda ve infrared dalga boylarında gönderilen ve yansıyan ışık şiddetinin oranı periferik dokularda hemoglobin oksijen saturasyonunun bir ölçümünü sağlar. Naninvasive oksimetrisi anestezide standart klinik uygulaması olmuştur.


Kliniksel önem taşıyan diğer kan ile bağıntılı parametreler gibi dokularda hemoglobin - myoglobin oksijen saturasyonunun naninvasive olarak monitor bölgesel variyasyonlarında imaging ve yakın IR spektroskopisi kullanımı olasılığı yoktur. Bazı raporlar kan hacmindeki hızlı değişim koşulları gibi kan akışını azaltmak veya durdurmak hızlı kan akışı değişim olayları boyunca periferik dokuların özel bölgelerinde hemoglobin- myoglobin oksijen saturasyonunu izlemek için yakın IR spektroskopisinin potansiyelini izlemekte fore-arm occlusion yöntemi kullandılar. Bu raporlar da ve gerçek kliniksel kullanımda sınırlı oksijen saturasyon ölçümleri global oksijen durumunu göstererek bilinene dayalı tahmin edilir. Bununla birlikte, önkol emilimi sırasında, özellikle durdurulan kan akışının ve sınırlandırılan toplar damarlara ait daha fazla akışının erken fazlarında dokularda hemoglobin oksijen saturasyonununda bölgesel varyasyonlar beklenebilir.


Kliniksel olarak oksijen saturasyonunda bölgesel varyasyonların önemli olduğu durumlar vardır. Örneğin, oksijen dağıtımı ve kullanımı arasındaki dengede bölgesel karışıklık mikrovaskslar cerrahlığa müteakip yerinde oluşan dokularda ve aşılanan dokuların kalanlarında önemli implikasyonlara sahiptir. Bu raporda, tüm önkol ischemia ve tahdit edilmiş venasa akışının kısa peryotları boyunca dokulardaki oksijenasyonda zamansal ve uzamsal varyasyonlara dikkat çekmek için yakın IR imaging spektroskopisi çok değişikenli data analizi ile birlikte kullanıldı.


Şekil 1' de şekil A önkolu üst kısımdaki orta kübital damar bölgesinde, şekil B ise damar emilimde 6 dakika sonra 400-1100 nm arasında alınan görünür/yakın IR spektrumlarını göstermektedir. Damar emiliminin bir sonucu olarak oluşan değişikliklere dikkat çekmek için Şekil 1' in üst kısmında (kalan önkol spektrumdan daha düşük olan damara ait akış sınır spektrumu) farklı bir spektrumu C ile gösterdik.


Şekil 2' de damar emilim prosedürünün tamamlanması (30 dak.) için gerekli zaman akışında daha uzun sürede gerçekleşen orta merkez reflektörü spektrumunu gösterir. 428 ve 564 nm arasında merkezlenmiş spektrum görünür bölgesindeki hemoglobin bandları damar emilimi boyunca en büyük değişimi gösterir.
Bu bantların şiddetindeki artış büyük kan hacminin göstergesidir. Bu sebeple önkoldan gelen damarsal kanın optikal yolunda bulunan daha yüksek hemoglobin konsantrasyonunda azalır. Bu hemoglobin bantların ikinci karakteristik özelliği hemoglobin oksijen konsantrasyonundaki değişimdir.


HbO2 548 ve 575 nm' deki maksimum banttan farklı özelliklere sahip olduğunda azalan Hb 564 nm' de merkezlenmiş geniş absorpsiyona sahiptir. HbO2 çifti özellikle önkol haraketsizken alınan transcutarous spektrumda bellidir. Her ne kadar Şekil 1 ve Şekil 2' de gösterilen spektrumlar orta önkol damar bölgesinde alınmış bu nedenle damar kanı tercihen izlenmiş olsada, buna rağmen HbO2 çifti önkol haraketsizken izlenen spektrumda hala mevcuttur. Bu sonuç insanlarda kalan damar hemoglobin O2 saturasyonunun yaklaşık % 75' de olması nedeniyle süpriz değildir. Damarsal kanın geri dönüşünün sınırları konusunda, 6 dakikalık emilim süresi üzerinde Hb oksijen saturasyon etkisindeki azalmanın göstergesi olarak HbO2 çifti yapısı devamlı olarak kaybolur. Oksijen saturasyonundaki bu azalmanın ispatı olarak, 760 nm' deki deoksihemoglobin bandı damar emilim süresiyle dikkat çekecek şekilde artar. Damarsal çukur bozulmaların oluşmasına göre, deoksi Hb ve diğer metobolizmaların birikiminde bir artış beklenir. Metabolitlerdeki bu birikim ve damarsal akış sınırı ile beraber kandaki CO2' in özel artışı da hemoglobin oksijen saturasyonun da bir artışa katkı da bulunur.


CO2 miktarındaki artış nedeniyle dokularda PH düşerken, hemoglobinin O2 çekmesinde azalır ve bu nedenle hemoglobin O2 saturasyonunda bir düşüş başlar. Şekil 3 damar akış sınır prosedürü boyunca elde edilen farklı 760-800 nm absorpsiyon izleri gibi, seçilen dalga boylarının log (I/R) zaman akışını gösterir. Şekil 2 ve Şekil 3' ten açık olarak anlaşılacağı gibi 400-1100 nm arasında dalga boyları 6 dakikanın üzerinde damar emilimi absorpsiyonunda bir artış ile ikinci 6 dakikalık damar emiliminin absorpsiyon değişim oranını daha belirginleşmesi gibi benzer değişimler sergiler.


Daha uzun yakın IR dalga boyları daha yüksek hakiki absorpsiyon gösterir fakat daha kısa IR dalga boylarından damar emilimine daha az cevap verir. Chance ve Co-workerber 760-800 nm farklı absorpsiyon hemoglobin O2 saturasyonu ile yakından ilgili olduğunu ve noninvasive olarak hemoglobin deoksijenasyonundaki değişiklikleri izlemek için kullanılabileceğini ispat ettiler. Farklı 760-800 nm absorpsiyon izleri ham (işlenmemiş) dalga boyu izleri gibi aynı zaman akışını gösterir. Baskının kaldırdığı kolağzı ve şişkinlik üzerinde oluşan hemoglobin oksijen saturasyonundaki değişiklikler kan hacminde gözlenen değişiklikleri çok yakından izlenmekte benzer olarak damar emilim prosedürü üzerinde toplanan imagelerin düzeninde her bir pixel benzer bir zaman akışı gösterir. Damar emiliminin cevabı olarak dokuda bölgesel varyasyonlara imkan veren en büyük benzerlikler zaman akışını gösteren kümeleşen bu pixeller çizilmelidir. Şekil 4 ve Şekil 5 760 ±10 nm ve 905 ±10 nm' de alınan sırasıyla anatomical şekil üzerine örtülen pixel kümelerinin haritası ve her bir küme için merkez zaman akışını birleştiren referans anatomical şekilleri gösterir. Şekil pixelleri doku ile damar emilim süresi arasındaki oran azalmasının genel benzer değişimi gösterir.


Önkol ve elde bütün kan hacmindeki büyük değişikliklikler damar emilim prosedürünün üzerindedir ve buradaki hem 760 nm hemde 905 nm' de damarsal akış sınırına cevap olarak bir difüzyon varyasyonunu gösterir. Kümeler arasında yanıt büyüklükleri arasında küçük farklılıklar not edilebilir.
Damar emilimi boyunca orandaki en büyük düşüşü gösteren pixeller yeşil kod renkli kümelerle gösterilirken, kırmızı kod renkli kümeler en küçük yanıtı gösteren pixellere işaret eder. Küme haritaları önkol ortasından alınan bu cevap bölgesel varyasyonları gösterir. 760 nm' de küme haritasındaki tanımlanan belgesel varyasyonlar önkol ortasından yaygın olarak dağıtılır. Anatomical özellikler veya bölgeler farkı açıkça tanımlanamaz. 905 nm pixel üye haritası kırmızı küme üye haritasında tanımlanan iki damar yapısı haricinde büyük ölçüde benzerdir. Bu nedenle 905 nm' de damarsal akış sınırlamasına karşı önkol yanıtında küçük gözüken fakat tayini mümkün olan anatomical bir fark vardır.


Önkol Ischemia :


Damarsal akış sınırlanmasının kısa peryotları boyunca önkol şekillerinde ve yakın IR spektrumunda büyük global değişiklikler gözlenir. Bu değişiklikler ekseriyetle damar dönüşü uyduğunda önkol kan hacmindeki artış ile beraber bulunan dokudaki absorpsiyon dağılım karakterleri bir değişiklikle birleştirilir. Şu şartlar altında metobolitlerin birikimide beklenir. Deokside oluşmuş hemoglobindeki bir artış spektrumunda açıktır ve kan hacmindeki değişiklik yakından ilgilidir. Bununla beraber bu ince değişiklikler ekseriyetle damar emilim prosedürü ile beraber bulunan kan hacmi değişiklikleri tarafından küçültüldü.


Tüm kan dolaşımının durması boyunca, metabolitler sınırda kan hacminde artış olmaksızın lokal olarak birikecektir. Bu davranış, Şekil 1 ve Şekil 6 arasındaki karşılaştırma yapıldığında açıkça görülmektedir. Damar emilim prosedüründen farklı olarak, hemoglobinle beraber olan görünür bölgelerdeki bantlar kalan önkol spektrumunda gözlenenlerden bütün ischemianın 6 dakika sonrasında sadece marjınal olarak daha şiddetlidir. Ayrıca, ön-ischemia spektrumu ile (IZA) ischemianın tamamlanmasından 6 dakika sonra alınan spektrum (IZB) arasındaki spektral dallanma spektral damar emilim prosedüründe (Şekil 1) gözlem dallanmadan önemli derecede daha azdır. Bu sonuçlar ischemia prosedürü boyunca ışık yolunda kan hacminin nispeten bir miktarının kaldığını gösterir. Bu koşul değişik kan hacminin karışık yayımları olmaksızın hemoglobin oksijen saturasyonundaki bölgesel varyasyonları çizebilmek için uygunluk sağlar. Şekil 7 ve şekil 8 referans anotomical şekillerini, pixel kümeleşmiş üye haritalarını ve önkol ischemia prosedürü boyunca sırasıyla 760 ±10 nm ve 905 ±10 nm' de alınan ekstrakte edilmiş küme centroid zaman akışlarını gösterir. Damar emiliminin aksine, ischemia prosedürü boyunca ön kol üstünde farklı bölgesel varyasyonlar gözükür ve bölgesel varyasyon dalga boyuyla bağlantılıdır. 760 nm' de damarsal bölmenin yakın yüzey dokulara baskın olduğu bölgelerde yüzeysel dokularda ischemia yanıtı ile negatif olarak ilişkilidir.


Damarsal yapılar kırmızı küme haritalarıyla tanımlanabilir. Bu küme ischemia üzerinde reflektanstaki küçük net bir değişikliği gösteren bölgeleri belirtir. Bu nedenle damarsal bölmeden daha yüksek bir katkıda bulunan bölgeler kısa ischemia üzerinde hemoglobin oksijen saturasyonunda etkili bir lokal artış göstermez. 760 nm' deki şekiller, (bu damarsal yapıların çevresindeki dokular reflektansta bir azalmayı gösterir), oksihemoglobindeki bir azalmayla beraber oluşan deoksi hemoglobinin önemli local bir birikimine maruz kalan bölgeleri gösterir. Ayrı bir ispat olarak brachionadiali kas bölgesinde alınan reflektans spektrumları 760 nm' deki reflektansta tüm kan dolaşımının durduğu koşullar altında deoksi-hemoglobin gibi metobolitler damar sistemine aktif olarak akmazlar ve ayrıca damarsal yapılar tarafından baskın hale getirilen bölgeler 760 nm' de reflektansta relatif bir artış gösterirler. 760 nm' de damarsal yapılar, bu bölgedeki reflektansın kısa ischemia üzerinde azalmadığını gösteren kırmızı küme üye haritalarda tanımlanabilir. (Şekil 905 nm' deki durum 760 nm' deki gözlemden önemli derecede farklıdır. ischemia boyunca 760 nm' deki yanıt hemoglobin oksijen doygunluk değişikliğine dayanarak yorumlanabilen 905 nm' deki yanıttan kan hacmi değişikliğne hassas olması beklenebilir. Önkolun önemli bir kısmı önkol ischemialarının 905 nm' de küçük bir yanıt verir. Damarsal yapılar reflektanstaki genel bir azalmayı gösteren ayrı bir küme (yeşil pixeller) tarafından kaplandı. Bu sonuç ischemia boyunca damarsal kan hacminde küçük bir artış olarak uygulanabilirdi, bununla beraber reflektastaki değişiklikler prosedürün her ischemc episoduyla ilişkili değildir. Buna karşılık olarak paradiğin ile ilgili olmayan reflektanstaki bu küçük değişiklikler örneğin kol hareketi gibi küçük varyasyonlardan daha uygundur. Küme haritasında damarsal yapının yayılması bunun anlamını takviye eder. Şekillerin önkol hareketlerine uygunluğu bu metodun keskinliğini daha çok geliştirecektir. Bu metod hala gelişmektedir.

Yakın IR spektroskopisi ve imaging yüzeyden damarsal akışın sınırlanması ve kan akışının yüzeye kesilmesi koşulları boyunca önkolu izlemek için kullanıldı. Farklı dalga boyu imagingi damar emiliminin kısa periyotları ve bütün önkol ischemiası boyunca çizilen dokuda oksijen doygunluğunda bölgesel varyasyonlara imkan veren IR spektroskopisi ile beraber kullanıldı.


Image ve spektral küme finerı, her ne kadar geniş kullanımı olsada, bölgesel dokularda oksijen doygunluğunda farklı özellik taşır. Önkolun sınırlandırılmış damarsal akışa karşı verdiği global yanıtın tersine dokunun kısa kan akışı kesilmesine verdiği yakın IR cevabı yüksek dereceden bölgeseldir. Damarsal yapıların yanıtları arterio-kapiler bölmeler tarafından baskın hale getirilmiş dokuların cevaplarıyla ters orantılıdır.


Kümeleşen image zaman akışına göre ischemiaya dokuların yanıtının çok farklı oluşunu açıklar. Bu şarttan varsayılanlar farklı ağırlıktaki dokularla oksijen bırakılmasını ve kullanımı arasındaki ince farklardan kaynaklanır. Bu dengeyi izleme kabiliyeti ve bu dengedeki bölgesel varyasyonlar doku transferinde kullanılabilme tayininde önemli uygulamalara sahiptir.


FUZZY C - MEANS KÜMELENMESI ILE SPEKTROSKOPIK IMAGING VERI ANALIZI


Fuzzy C-Means Clusteringin kullanımı, yakın IR spektroskopisinden elde edilen bilgiler korkunç bir şekilde artmıştır ve önceden tahmin edilemeyen spektral özelliklerin küçük alt bölgelerdeki bulunmasına izin verir ki bunlar örneğin kimyasal kompozisyonunun önceden bilinmesine gereksinim duyulmaz. Gösterilen 2 örnekte analiz yapılmış ve insan kanı ve yeşil indocyanin ihtiva eden numune etiketli kağıt üzerine dört değişik mürekkeple basılmıştır. Bu değişik bileşimleri içeren bölgelerde net bir şekilde ayrılmış ve onların ortalama spektrumları bulunmuştur. 2. Örneğin ortalama spektrumu yakın IR spektrometresi kullanılarak elde edilen veriler birleştirilmiştir. Buna ilave olarak örneklerin spektrum karakteristikleri Fuzzy C-kümesiyle analizi spektrumun gürültü/sinyal oranının sinyalinin geliştirilmesine yardımcı olur.
Imaginge dayanan Magnetic resonance, infrarend, raman, florerans ve optik mikroskopi, Yakın-IR, görünür yöntemler; spektroskopik imaging yöntemleri ve veriler genellikle analitik laboratuvarında gittikçe artarak gelişmektedir.


Sıkıcı teknik posesleriyle standart veri yapabilen spektroskopik imagingle hacmin bulunması içerir. Ayrıca, ya spektral verinin ya da örneğin komposizyonun bilinmeden benzer spekturumlar içeren bölgelere ayrılabilen spektroskopik imaging teknikleri vardır. Spektroskopik image analizlerinin amacı sadece herhangi partiküler pixelde spektrum elde etmek değildir. Fakat benzer spektrumlar içeren image bölgeleri determine edilebilir; bu bölgede image içeren kimyasal birleşiklere bağlıdır.Bunun sonucunda, biz, bir Fuzzy C-Means Clustering algoritmasıyla onların şekilerinin temeli üzerindeki spektrumların ayrılmasını tamamladık.


Fuzzy C-Means kümelenmesi denetlenemeyerek sınıflanır; bu serbest bir maddedir, bileşenlerin kimyasal türlerinin yada onların uzaysal yayılımlarının önceki bilgilerine ihtiyaç duyar. Çünkü kümeleme analiz guruplarının spektrumu onların şekilerine bağlıdır. Bölgelere farklı spektral özelliklerle farklı kümelerde ayrılırlar. Buna ilave olarak; kümeleme absorbansın farklı düzlüklerinden ayrılabilir. Bu nedenle; spektrumun bileşenlerin benzer konsantrasyonlarıyla özel bölgelere birlikte kümelenir. Analizin bu özellikleri madde ve yüzey değerlendirmesinde türlü uygulamalara uygun gelmektedir. Örneğin, şeffaf veya yansıtıcı sulbstrat üzerine çökülen bir maddenin uniformluluğu bu metotla hızlıca tayin edilebilir. Sonuç grup ortalamaları arasında farklılık olan benzer spektrumlarla beraber gruplaşmaya meyli olan FCA maksimize edilir. Bir FCA sonucu metadan bulunan küme ve haritaya uygun her bir kümeyi kapsar. Beraber alındığında spektroskopik şekiller hakkında ortaya atılan ortak iki soruyu cevaplar; küme üye haritaları tarafından gösterilen farklı tipteki spektrumlar nerdedir ve bu küme merkezleri tarafından tanımlanan spektral özellikler nelerdir?
Her bir kümenin bileşimi üye değeri 0 ile 1 arasında değişen her bir spektrumu içeren bir Fuzzy üye haritasıdır.


Kümeye ait olmayan zor kümelere teknikleri ile karşılaştırıldığında Fuzzy üyelerinin analizi için kullanılabilirliği artar. Bunun bir örneği olarak, çeşitli konsantrasyonlarla iki yada daha çok bileşen içeren spektrum ve kimyasal olarak farklı iki bölge arasında bir sınır boyunca yatan alanlardaki pixeller göz önünde tutulur. Bunun bir örneği olarak, kimyasal olarak farklı iki bölge arasında bir sınır boyunca uzanan alanlardaki pixelerini göz önünde tutalım. Yukarıda bahsedilen sınırın spekturumu farklılaşan konsantrasyonlar ile iki veya daha fazla bileşimi içerir. Sınır boyunca spektrum spesifik bir bileşene karışmaz çünkü spektrum herhangi tek bir bileşim kümesine ait değildir. Fuzzy kümeleme yöntemine integral olan Fuzzy üyeleri bu durumu ele almak için uygundur. Bunun sonucu olarak daha spesifik daha sağlam spektroskopik görüntülerin sınıflandırılmasına yardımcı olur. Ideal olarak, bu analizler farklı bileşenleri farklı kümelere ayırırlar ve üye fonksiyonları konsantrasyonların bileşimine bağlı olarak tanımlanabilir. Tanım lamaya ilave olarak spektraskopik şeklin alanlarında belirli spektrumlar bulundu. Fuzzy kümeleme analizi, aynı olan bu spektrumların ortalamaları alınarak elde edilen spektral niteliğe geliştirilebilir. Bu gürültü/sinyal düzeylerinde birlikte bir artış göstermesiyle spektromların bağlanmasında bir aracıdır.


Bu makalede, spektroskopik şekil verilerinin Fuzzy C-Means kümelemesiyle 2 örneği mevcuttur. Bu analizler, yeni bir buluşla, spektral olarak ayrılan seçkin bölgeleri gösterir ve yöntemin ayrıt edici özelliği olan özellikleri artmaktadır. Bu konu, analiz yönteminin herhangi existing spektroskopik mikroskopi şekli kullanılarak, çok katlı yada örnek haritalama tekniklerine veya astronomiye, endüstriye veya kimyasal visible/yakın IR veya MRI' ya dayanan spektroskopik şekilllere kolayca uygulanabildiğinden önemlidir.


Çoğu örneğin 650 veya 1050 nm arasında yakın IR bölgede çoğunlukla geniş ve hiç bir özelliği olmayan pikler içeren spektrum elde edildi. Bununla beraber bu analizlerde rutin kümeleme kullanıldı ve farklı kümelerde farklı özelliklerinin tayini başarıldı.


Spektroskopik görüntüden elde edilen kaliteyi test etmek için değişik indosiyanın yeşilli çözeltisinden birkısım ve taze insan kanından kurutma kağıdı üzerinden kurutulur ve spektroskopik görüntüler toplanır. Şekil 1' in sol alt köşesinde örneğin renkli CCD görüntüüsü görülebilir. Spektroskopik görüntüler 3 Fuzyy grubuna ayrılır. Bunların sonuçları spektroskopik görüntü üzerine superimpose edilir. 1. si yeşil ile 2. si kırmızı 3. sü sarı ile gösterilir. Kümelerin sınırlanmaları görüntülerin görsel tahminlerinde görülen sınıflanmalarla uyumludur. Her bir kümenin ortalama spektrumu veya centroidi şekil 1' in sağ tarafında uygun renklerle gösterilir. Spektral kalitesi test etmek için yansıma spektrumun randomize fiber bendle taramalı yakın IR spektrofotometresi ile aynı dalga boyu bölgesinde alınır. Kümelerin centroid spektrumu ile (sağ taraf), yansıma spektrumu (sol taraf ) şekil 2' den görülebilir.


Spektrum 730-1050 nm bölgesindeki absorbans ve band şekli ile yakın bir uyum içerisindedir. 730 nm' den daha küçük dalga boylarında spektrumun spektroskopik görüntüsünün apsorbansında bariz bir düşüş vardır. Halbuki, taramalı spektrometrenin absorbansı yükselir. Bununla beraber bu noktada CCD kamera/CCTF sisteminin çıktısı sistemin max veriminin % 25' ine düşer.


Indosiyanın yeşilinin centroid spektrumu (şekil 2 koyu taranılı) 800 nm' deki max absorbansı ile beklenen spektrumla uyumludur. Kanın centroid spekturumu (şekil 2 noktalı taramalı) 900 nm' de merkezlenmiş geniş bir absorbans gösterir. Bu oksijenlenmiş hemoglobinin düşük enerjili elektronik geçişinden kaynaklanır. Gösterilen iki spektrumda % 100 çizgidir. Çünkü kurutma kağıdının beyaz yüzü hem yansıma hemde spektroskopik görüntü için zemin olarak kullanılmıştır. 700-1050 nm arasında zemin materyalinin yansıma spektrumu max 280 MA mertebesindse, pikten pike gürültü gösterir. Halbuki centroid spektrumun spektroskopik görüntülenmesi ayrı dalga boyu aralığında II MA görüntülü gösterir. Şekil 3 spektroskopik görüntünün değişik bölgelerinden ekstralite edilen temsili bir spektrumu gösterir bu spekturumlar bulundukları bölgelerden centroid spektrumunu kümeleyerek gösterilen absorbans özelliklerinin aynısını gösterirler. En basit bir yansıma spektrumu hemde tüm spektroskopik görüntüleme yaklaşık 40 saniyede tamamlanır. (65536 spektrum) Ikinci test örneği ; bant geçiş filitrelerini depolamak için kullanılan kutu kaplamasının spektroskopik görüntüsüydü.
Kutuların üzerindeki etiket kağıttan yapılır, görülebilir ve bunun üzeri en azından 4 farklı mürekkeple yazıldı. Etiket üzerine kırmızı baskı mürekkep (şekil 4) renkli CCD görüntüsü) 2 değişik tip tükenmez kalem ve ıstampa mürekkebi vardır.


Spektrum Fuzzy C-Means kümesinin sonuçları şekil 4 sağ alttaki birleştirilmiş merkezi spektrumla beraber sekil 4 sol alttaki 660 nm absorbansındaki şekilde süperim pased görülebilir. Şekil 4' te 4 değişik spektrum vardır, bunlardan iki spektrum sarı ve yeşildir. Sadece yoğunlukları farklıdır.


Beyaz spektrum özellikle % 100 çizgidir veya zemin kağıdının spektrumudur. Tükenmez kalem ve ıstampa mürekkeblerinin her biri değişik spektrum gösterirler. (şekil 4 mavi, kırmızı, sarı / yeşil taramalı) Bunlar mürekkeplerinin absorbans görünümlerinin yerleşiminden kaynaklanmaktadır. Kırmızı ışığı yansıtan kırmızı mürekkep ihtiva eden bölgelerdir.


Bunlar yakın IR absorbans özelliği göstermezler. Beyaz zemin kağıdının bir kısmı olarak gruplandırılırlar.Sarı ve yeşil gruplardan kaynaklanan centroid spektrum aynı mürekkebin sadece yoğunluk farkını ifade etmektedir. Bu durumda, aynı mürekkebin farklı yoğunluklarını gösteren sarı ve yeşil kümeler yüzey üzerinde çökelti bıraktı.
Bununla birlikte sadece bileşimdeki farklılıklar ayrılacağında, FCA' den önce mutlak spektral yoğunluktaki kümelemeye dayanan farklılıklar üzerinde spektrumun normalizasyonu çıkarılır. Bu durumda sarı ve yeşil küme haritalarında FCA sonuçlarından önce spektral normalization bir tek kümeden yalnız üç mürekkep ayrıldı. Küme üyeleri şekil 4' de yeşil taramalı olarak girilen 130 pixel' den şekil 4' te beyaz taralı olarak görülen 26756 pixel'a değişir.


Bu yöntemde zemin pixellarının büyük numarasının farklı spektrumu olan bir spektroskopik görüntünün küçük bölgeleri alınabilir.
Spektroskopik görüntünün birçok formları gibi bir sıvı kristal ayarlı filitre ve CCD kamera birleşimi kullanılarak genel olarak örneğin o noktadaki spektrum özelliklerini göstermesine rağmen tek spektrum tekniklerinden elde edilerek zayıf olarak karşılaştırır.


Spektroskopik görüntü teknikleriyle uzmanlaşılmamış sınıflandırma tekniğinin birleştirilmesi örneğin Fuzzy C-Means kümelemesinde, merkez spektrumundaki hem sinyal, hem gürültü seviyesini arttırır ve spektroskopik görüntünün hangi bölgesinin hangi spektral özellikleri içerdiğini tanımlar. Her bir Fuzzy bölgesi için bir merkez spektrumu içine spektrum yüzler ve hatta binlercesinin ortalamasının etkisi, spektrometre içindeki tarama codlamasıyla elde edilen etki ile aynıdır. Bunun haricinde Fuzzy kümeleme yöntemindeki sadece en benzer olan bu spektromlar birleştirilir. Spektrum karşılaştırılabilen zamanlarda convetional tarama spektrometresi kullanılarak elde edilenleri karşılaştırabilen spektroskopik görüntü yöntemlerinden elde edilmektedir. Bundan dolayı spektroskopik görüntü yöntemlerinin asıl dezavantajı onların düşük sinyal/gürültü özelliğidir.


Eş zamanlı olarak uzaya ait bilgiyi çoğaltmada spektroskopik görüntünün asıl avantajı, spektrumun benzer olan görüntü bölgelerinin uzmanlaşılmamış seçimi yoluyla artırılmaktadır. Bunların hepsi spektral özellikleri içeren spektroskopik görüntü bölgelerinin gösterilebildiği bilgi açısından zengin grafiksel formatta sunulabilirler.
Buna ek olarak kimyasal türlerin giriş alanı içerisinde kimlikleri kadar heterojenliğede, bileşik identifikasyon kütüphaneleri ile kümelere analiz tarafından seçilmiş merkez spektrumu karşılaştırarak tamamen uzlaşmamız bir tarzda saklanabilir.

Fuzzy C-Means kümelemenin kullanımı, yakın IR spektroskopik görüntülerden elde edilen bilgiyi arttırır ve kimyasal bileşimin önceki bilgisi veya örneğin spektral özellikleri için hiç bir gereksinim olmaksızın yeni ve tahmin edilemeyen spektral özellikleri içeren görüntünün küçük alt bölgelerinin gözlenebilmesini sağlar. Yöntem sonucundaki bu veri bir tek uygulamayla sınırlandırılamaz. Bu yöntem raman mikroskopik görüntüleme. mid-IR mikroskopik yöntemleri, astronomiksel LCTF spektroskopik görüntüleme veya magnetik rezonans görüntüleme gibi var olan spektroskopik görüntüleme yöntemlerini kapsar.



LIPID METABOLIZMASI ve ŞIŞMANLIKTA YAKIN IR ve IR-IMAGING


Yaklaşık olarak Amerikalıların her üçünden biri çok şişman olarak sınıflandırılır. (% 20 yada daha çoğunun ideal kilonun üzerinde olduğu bulundu) Amerikalılar her yıl, zayıflamak için 30 milyon$' dan daha çok harcıyorlar. Aşırı kilo, hiper tansiyon, diabet, kalp hastalıkları ve kanserin tipleri, kalp yetmezliği gibi birçok sağlık problemlerine neden olur. Orta şişmanlıkta bu sonuç görülmez 35 ve 65 yaşları arasındaki şişman erkekler aynı yaştaki daha zayıf olanlardan 5 kat daha ölüm oranına sahiptirler. Orta kilolu erkeklerin metobolizması orta kilolu bayanlardan daha hızlıdır. Bu yüzden orta kilolu bir erkek yine orta kilolu bir bayanın, yiyeceklerden aldığı aynı sayıdaki kaloriyi yakabilir (harcayabilir). Şişmanlık için ilaç tedavileri uzun zamandır ilgi çekicidir. Kimyasalların güvenli ve şişmanlığın kontrolünde, etkili olduğu düşünülmektedir. Leptin adlı bir protein keşfinden sonra şişmanlıkta ilaç tedavileri ve şişmanlık araştırmaları hızla artmıştır. Leptin ilk önce; defective protein sinyali olan OB geni olan şişman farede tanımlandı. Araştırmacılar, günde bir kez şişman fareye leptin enjekte ettiğinde; hayvanın iştahı azalmış ve metoboliznası hızlanmıştır. Şişman insanların leptin proteini üretiminde hiç bir problemleri yoktur. Aslında çoğu şişman insanda üretilen leptin seviyesinin 5 katı fazla leptin var. Asıl problem şişman insanların kendi leptinine olan duyarsızlığı olabilir.


Şimdi ilaç şirketleri bu probleme karşı çeşitli çözümler arıyorlar. Bir teoriye göre problem beyindeki hipotalamus içindeki bir reseptör olabilen leptine dayanır. Eğer şişmanlık araştırmaları leptin duyarlılığının reseptür kaybının nelere neden olduğunu gösterirse, onlar belki bu problemi çözmek için bir ilaç yapabilirler.
Yine de; böyle bir ilaç, bir diyet yardımı alarak yararlı olabilirse birçok araştırmacılar bunun şişmanlık tedavisinde kuşkuludur. Leptinin yiyecek metobolizmasının nasıl sınıflandığı ve insanların ne yedikleri, ne zaman yediklerini ifade eden bir çok compety biyolojik sinyalden birinin olduğu muhtemeldir. Insanlar farelerden farklı olarak hem yemeye, hemde egrersiz davranışlarını etkileyen sosyal ve pisikolojik tesirlere cevap verirler.



YUMUŞAK ELASTIK JELATIN KAPSÜLLERDE ÇAPRAZ BAĞLI UYARILMIŞ FORMALDEHITIN NIR SPEKTROFOTOMETRE KULLANILARAK TESPITI


Yumuşak elastik kapsülden oluşan jelatin kılıf içindeki PEG' dan formaldehitin göçü NIR kullanılarak gösterilmiştir. Principal component regression (PCR) boş kapsüllerin spektral analizinde kullanıldı. Buş ve yıkanmış kapsüllerin NIR spektrasından alınan PC değerleri PEG dolu kapsüllerdeki gerçek formaldehit konsantrasyonlarına karşı daha düşük bulunmuştur ve bunlar arasında iyi bir korelasyon saptanmıştır (r2=0.988).


Jelatin kapsüller ağız hastalıklarında kullanılan toz ilaçlar, çözeltiler ve süspansiyonlarla, yarışır durumdadır.
Sert jelatin kapsül (HGC), yumuşak jelatin kapsül (SEGC) ve jelatin kaplılar kozmetik sanayisinde, ortaya çıkan kontrollü teknolojilerde besin ihtiyaçlarında kullanılmaktadır. Jelatin kapsüllerin tercih edilen özellikleri, sert esnek yapı, parlak görünüş, boya tutma yeteneği ve yutmadaki rahatlığıdır.
Jelatin moloküllerinin, uyarılmış formaldehit türevleri ve çapraz bağlarına karşı eğilimi guanido ve amino fonksiyonelliklerinin iyi belirlenmesi ile ortaya çıkarılmıştır.
Polipeptidin tersiyer yapısındaki çapraz bağ oluşumları, MA' da bir artışa neden olur ve daha spesifik olarak da kapsülün çözünürlüğünü azaltan yönde etki yapar.
Jelatindeki formaldehit çapraz bağlarının potansiyel etkisi, yumuşak ve sert jelatin kapsullerini in vitro testlerindeki çözünme problemleri nedeniyle araştırılmıştır.


Bottom ve arkadaşları lipofilik kaptaki 20 veya 80 ppm formaldehit içerikli SEGC' lerin saf SEGCs' lerle karşılaştırıldığında asetoaminofen çözünürlük oranlarının düştüğünü göstermiştir. 2 saat boyunca 150 ppb atmosferik formaldehit konsantrasyonuna tabi tutulan HGCs' lerin kullanıldığı denemede Gold ve arkadaşları kapsülün kısmi olarak çözüldüğünü ve amoksisilin çözünürlük oranlarının unstressed kapsüllerle karıştırıldığında azaldığını tespit etmişlerdir. Çözünebilirlilik testi sırasındaki jelatin kapsülün çevresindeki ince su geçirmez membranın oluşumuna, bu çapraz bağlar etki eder. Bu membran aynı zamanda ilacın dışarı çıkmasını engelleyici bir bariyer etkisi yapar. Son zamanlarda jelatin kapsül çözünmezliğinde rol oynayan düşük MA'lı aldehitlerin kaynağına olan ilgi gittikçe artmıştır. Yapılan bir çalışmada, genellikle bir ilaç katkı maddesi olarak ve HGCs' ler için dolgu meteryali olarak kullanılan mısır nişastasının, düşük dozlarda nemli ortamlarda NH3 ve formaldehite ayrışan hekzametilentetraamin stabilizatörü bulundurulabileceği tesbit edilmiştir. Palietilen glikoller, sık sık yumuşak elastik jelatin kapsüllerde baz olarak kullanılır, aerobik şartlara maruz kalma ve serbest radikal reaksiyonları sayesinde küçük MA'lı aldehitler serbest kalırlar.


Son zamanlarda, HGCs' de çapraz bağın derecesi ve su aktivitesinin belirlenmesi için NIR spektrofometre başarı ile kullanılmaktadır. Son çalışmalarda, boş jelatin kapsülleri formaldehit buharına maruz bırakılmıştır.


Kapsüller, taze amoksisilin ile doldurulduktan sonra, onların çözünme performansları hücre dışında belirlenmiş ve aynı zamanda NIR spektrofometre kullanımı başarıyla gerçekleştirilmiştir.


Şimdiki çalışmalarda ise, çok değişkenli analiz aleti PCR ve NIR spektrofometre birleştiriliyor. Bu iki metod boş SECG' de aynı kapsül içerisinde bulunan polietilen glikol bazda formaldehid in konsantrasyonunu tahmin etmek için kullanılmıştır.


YAKIN - IR VE IR IMAGING METODLARI KULLANILARAK ENERJI HARCAMALARI VE LIPID METABOLIZMASININ ANALIZI


Kimyasal bileşimin belirlenmesi için dış ışık kaynağı kullanılan Yakın-IR spektrofometri, ticari et ürünlerinin yağ içeriğinin, vücutların yağ içeriğinin, ve carotid artery atherosclerotic plaques' lardaki lipoprotein bileşiminin belirlenmesi için kullanılır. Objelerin yüzey sıcaklık ölçümlerinde kullanılan infrared (3000-5000) şekli, eskiden enerji sarfiyatının miktarının incelenmesinde kullanılırdı. Günümüzde yapılan çalışmalarda ise birleştirilmiş Yakın-IR ve IR imaging gibi aletlerde, enerji sarfiyatının belirlenmesi incelenmektedir. Bu çalışmanın amacı farelerde yüzey ısı emisyonu ve yüzeysel lipid bileşiminin belirlenmesi için Yakın-IR ve IR spektrofometre kullanılmaktı.


Çalışmadan çıkan sonuçlar Yakın-IR spektrofometre ile, şişmanlığın ilerlemesinden önce, Zucker çok şişman farelerin genetiğinin belirleme yeteneğinin olduğunu göstermektedir. Erişkin şişman farelerin yüzeysel lipid birleşimindeki artış Yakın-IR spektrofometresinin, farklı band geçiş filitreleri ve ayarlanabilir aralık video kamera kullanılarak gösterilmiştir. Bilinçli, serbestçe hareket eden farelerde yüzeysel ısı emisyonunun bölgesel - spesifik ölçümleri için ayarlanabilir aralıklı video kamera ile IR spektrofometre kullanılmaktadır.


Izoproterenol (ISO) ve anjiotensin (AII) ile muamelede kuyruk ısı emiyonu artmış, fakat dorsal vücut ısı emisyonu 2 formakolojik reatif arasında değişmiştir. AII' nin düşük dozlarının kronik uygulamaları dorsal yüzey ısı emisyonunda artışla sonuçlanmıştır. Bu sonuçlar yüzey ısı emisyonu ve yüzeysel lipid birleşiminin içeriğinin tek alet ile enerji harcamalarının analizi için çabuk ve faydalı olacağını göstermektedir.


Yakın-IR spektrofometre doymamış yağ asitlerinin doygunluk derecesinin belirlenmesi amacıyla endüstride kullanılmaktadır. Yakın-IR spektrofometresi dıştan ayarlanabilir bir ışık kaynağına sahiptir ve deneysel materyalin kimyasal bileşimi tesbit etmede faydalı olur. Ayrıca endüstriyel uygulamalarda, enerji harcamalarının dolaylı hesaplamalarında, oksijenin dokulardaki spesifik oranının in vivo ölçümlerinde bu aletin kullanılabileceği kabul edilir. Bununla beraber bu metotla bölgesel O2 tüketiminin tespiti karmaşıktır, incelenen oranı izole etmek için yüksek cerrahi beceri gerekmektedir.


Yakın-IR spektral analizinin büyük avantajı kimyasal görüntüleri belirleme yeteneğidir. Ayrıca kas, kemik ve kan damarlarını içine alan farklı içi yapıların ayrıntıları hakkında bilgi sağlar. Yakın-IR imaging spektrofometre dış ışık kaynağına ihtiyaç duyar.


Bilinçli, serbestçe hareket eden hayvanlar sabit sıcaklıktaki bir ortama koyulduklarında ölçümler çok çabuk yapılabilir. Teorik olarak, yüzey lipid bileşimi ve yüzey sıcaklığını belirlemek istiyorsak, Yakın-IR bölgede çalışmak için modifiye edilmiş IR video kamera kullanılır bu çalışmanın amacı farelerde deri altındaki lipid kompozisyonu ve yüzey enerji harcamalarını Yakın-IR spektrofometre ve IR imaging kullanılarak ayrı ayrı belirlemektedir.


Yüzey enerji harcamaları ve deri altındaki lipid bileşimin sırasıyla belirlenmesi için kullanılan Yakın-IR ve IR imaging spektrofometrenin iyi bir metod olması için kantitatif biokimyasal bilgileri verebilmesi gerekir. Bu çalışma, uyutulan farelerin interscapular bölgelerindeki yağlı dokuların lipid bileşiminin kalitatif ve kantitatif belirlenmesinde ve şişmanlık öncesi Zucker farelerinin genetiğinin belirlenmesinde başarıyla uygulanmıştır. Bununla beraber, yetişkin şişman farelerin interscapular lipid bileşimindeki kantitatif artışlar, ayarlanabilir aralıklı video kamera kullanılan Yakın-IR spektrofometresi ile gösterilebilir. Serbest hareket eden, bilinci yerinde olan farelerde, ayarlanabilir video kamera kullanılarak, ilaç kullanımını enerji sarfiyatına yol açtığı ve yüzeyde ısı emisyonunu artırdığı belirlenmiştir.


Bu sonuçlar, tek-cihaz noninvasive yöntem kullanılarak çevresel enerji sarfiyatının indeksi olarak yüzey sıcaklığı ve deri altındaki lipid bileşimi üzerinde kantitatif bilgiler sağlayabiltir. Substrat oksidasyonunun oranı ve enerji sarfiyatının miktarının belirlenmesi için bu yüzyılın başlarından beri metod elverişli olarak kullanılmaktadır. Termodinamiğin birinci yasası kullanılarak enerji harcamaları tayin edilebilir.


ii= - (Q+W)
Q= Isı
W= Enerji
ii= Entalpi


Proses oranlarının sabitleri termodinamiğin birinci yasası kullanılarak yazılabilir.


Izole edilmiş bir çevrede vücut tarafından ısı oluşumu ve dağıtımının miktarı direkt kalorimetri metodu kullanılarak tespit edilebilir. Direkt kalorimetreler ya su ceketi ile kaplı odaya transfer edilen ısıyı ölçerler yada maddenin etrafına sarılan özel bir maddede meydana gelen termal gradientleri ölçerler. Direkt kalorimetrenin dezavantajı yöntemin uzun olması ve örneğin fiziksel olarak sınıflandırılmış çevrede uzun bir süre kalmasını gerektriyor olmasıdır. Bununla beraber direkt kalorimetrelerle, iletken, konvektif ve radyan ısı kaybı ölçülebilir, fakat dış işler sırasında meydana gelen enerji harcamaları ölçülemez.
Dirtekt kalorimetre, ısı ölçümlerinde genel oksitlenmiş substratların yapısı üzerinde bilgi sağlamaz. Hala devam eden çalışmanın sonuçları, serbestçe hareket eden farelerin IR imaging ile farklı vücut bölgelerinin yüzey sıcaklığının çok hızlı bir şekilde ölçülmesine izin verdiğini göstermektedir.
Kendiliğinden olan ınfrared foton emisyonu farelerin sıcaklığını saptamada kullanıldı, böylece ısı emisyonu, fare temperatür ölçümlerinden hesaplanabildi. Günümüzdeki çalışmalarda ısı kayıpları göze alınmaksızın iyi sonuçlar elde edilir.