Wenn Sie sich bewegen, brauchen Ihre Muskeln Energie. Diese Energie erhalten sie, indem sie etwas namens ATP aufspalten. Um ATP optimal herzustellen, brauchen Ihre Muskeln Sauerstoff.
Wir messen den Sauerstoffgehalt Ihrer Muskeln
Jede Zelle in deinem Körper braucht Sauerstoff, um zu funktionieren. Ihr Körper schickt den Sauerstoff durch Ihr Blut überall hin, damit Ihre Zellen bekommen, was sie brauchen.
Wenn Sie einatmen, bleibt der Sauerstoff an einer speziellen Stelle in Ihren roten Blutkörperchen haften. Dieser Sauerstoff wandert durch Ihr Blut zu Ihren Muskeln und anderen Teilen Ihres Körpers.
Wenn Sie Sport treiben, brauchen Ihre Muskeln noch mehr Sauerstoff!
Sie fragen sich vielleicht, wie wir wissen können, wie viel Sauerstoff in Ihren Muskeln ist, ohne Ihren Körper zu öffnen? Wir verwenden ein spezielles Gerät, das durch Ihre Haut leuchtet und misst, wie viel Sauerstoff Ihre Muskeln haben.
Dieses Instrument heißt Nah-Infrarot-Spektroskopie (NIRS). Dabei wird Licht verwendet, das nicht weh tut oder Sie stört, so als würde man mit einer winzigen Taschenlampe durch den Finger leuchten. Mit diesem Gerät können wir sehen, wie viel Sauerstoff in Ihren Muskeln ist und ob sie die benötigte Energie erhalten.
Trainingsexperten wissen, wie diese data zu lesen sind, aber wir wollen sie für jeden leicht verständlich machen. Wir verbessern unsere Technologie ständig, um sie zu verbessern.
Im Moment können wir Ihnen auf 5 einfache Arten sagen, was Ihre Muskeln tun:
- Ausruhen und Erholen
- Leichtes Arbeiten
- Arbeiten in einem gleichmäßigen, gemäßigten Tempo
- Schwerstarbeit ohne genügend Sauerstoff (anaerob genannt)
- Die Muskeln werden immer härter beansprucht
Unser intelligentes System erkennt Veränderungen im Sauerstoffgehalt und sagt Ihnen genau, was in Ihren Muskeln passiert.
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Hardcore NIRS
Wie Nah-Infrarot Spektroskopie (NIRS) begann
Die NIRS begann mit einer Veröffentlichung von Frans Jöbsis in Science (1977). Jöbsis berichtete, dass biologisches Gewebe für Licht im nahen Infrarotbereich (700-1300 nm) relativ transparent ist. Daher ist es möglich, genügend Photonen für eine In-situ-Überwachung durch die Organe zu schicken. In diesem nahen Infrarotbereich zeigt Hämoglobin - einschließlich seiner beiden Hauptvarianten Oxyhämoglobin (O2Hb) und Desoxyhämoglobin (HHb) - eine sauerstoffabhängige Absorption. Es wird angenommen, dass Hämoglobin das Hauptchromophor in biologischem Gewebe ist, das Licht in diesem nahen Infrarotbereich absorbiert.
Die Wissenschaft
Wenn die Absorption bekannt ist, kann das Beer-Lambert-Gesetz zur Berechnung der Absorption des Chromophors verwendet werden. Das Lambert-Beer'sche Gesetz ist gegeben durch: ODλ = Log (I0/I) = ελ * c * L
ODλ ist ein dimensionsloser Faktor, der als optische Dichte des Mediums bezeichnet wird. I0 ist das einfallende Licht, I das durchgelassene Licht. ελ ist der Extinktionskoeffizient des Chromophors (in µM-1-cm-1). c ist die Konzentration (in µM) des Chromophors. L ist der Abstand (in cm) zwischen Lichteintritts- und Lichtaustrittspunkt. Und λ ist die verwendete Wellenlänge (in nm).
Das Beer-Lambert-Gesetz ist für die Anwendung in einem transparenten, nicht streuenden Medium gedacht. Wird es auf ein streuendes Medium, z. B. biologisches Gewebe, angewendet, muss ein dimensionsloser Pfadlängenkorrekturfaktor berücksichtigt werden. Dieser Faktor, der manchmal als differentieller Pfadlängenfaktor (DPF) bezeichnet wird, berücksichtigt die Zunahme der optischen Pfadlänge aufgrund von Streuung im Gewebe. Das modifizierte Beer-Lambert-Gesetz für ein streuendes Medium ist gegeben durch Δc = ΔODλ / (ελ * L * DPF)
Dabei steht ODλ für die sauerstoffunabhängigen optischen Verluste aufgrund von Streuung und Absorption im Gewebe. Unter der Annahme, dass ODλ während einer NIRS-Messung konstant ist, können wir die Änderung der optischen Dichte in eine Änderung der Konzentration umrechnen.
Diese Gleichung gilt für ein Medium mit einem Chromophor. Wenn mehrere Chromophore beteiligt sind, muss man mindestens so viele Wellenlängen messen, wie Chromophore vorhanden sind. Dies führt zu einer Reihe von linearen Gleichungen. Die Lösung dieses Satzes führt zu dem in den meisten NIRS-Systemen verwendeten Algorithmus. Mit einem Streumedium ist es möglich, die Absorption zu messen, wobei die Nahinfrarotquelle und der Detektor parallel zueinander angeordnet sind. Dies bietet die Möglichkeit, die Sauerstoffversorgung in größeren Geweben, z. B. Muskeln und Gehirn, mit NIRS-Geräten zu messen.
NIRS-Algorithmus
Für die Definition des Algorithmus, welcher bei NIRS verwendet wird, werden die spektralen Extinktionskoeffizienten der verschiedenen Chromophore benötigt: die Spektren der beiden Hauptchromophore, O2Hb und HHb.
Die Summe aus O2Hb und HHb ist ein Maß für das Gesamtblutvolumen (tHb) im Gewebe. Muskelgewebe enthält zwei weitere Chromophore: oxigeniertes und deoxigeniertes Myoglobin (O2Mb und HMb). Um zwischen Hämoglobin und Myoglobin im Muskelgewebe unterscheiden zu können, müssen sich die Spektren ausreichend unterscheiden. Leider ist dies im Nahinfrarotbereich des Spektrums nicht der Fall. Das bedeutet, dass bei NIRS nicht unterscheiden werden kann, ob die gemessene Sauerstoffkonzentration von Hämoglobin oder Myoglobin getragen wird. Die Wellenlängen, die Hb und Mb unterscheiden können, sind nicht in der Lage, tief genug in das Gewebe einzudringen.
HÄUFIG GESTELLTE FRAGEN
Was ist der Unterschied zwischen NIRS und Pulsoximetrie?
Die Technik, auf der die Nahinfrarotspektroskopie beruht, ist der Technik der Pulsoximetrie sehr ähnlich.
Der Hauptunterschied besteht in dem Gewebe, von dem gemessen wird. Bei der Pulsoximetrie wird der prozentuale Anteil des sauerstoffhaltigen Hämoglobins im arteriellen Blut berechnet. NIRS berechnet die Veränderungen von oxigeniertem und deoxigeniertem Hämoglobin (und optional den Prozentsatz des sauerstoffhaltigen Hämoglobins) im untersuchten Gewebe (Kapillaren), das sowohl arterielles als auch venöses Blut enthält.
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