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利用近红外光谱技术，研究人员轻松实现早期检测阿尔茨海默病检测

时间：2021-09-02 16:16:28 来源： OFweek光学网

为了更高效地实现早期检测阿尔茨海默病（AD），VA Bedford和VA Boston医疗保健系统的研究人员开发了一种非侵入性光学技术，利用近红外光谱技术从脑组织中获取化学和结构信息来识别大脑的变化。

为了获取数据，研究人员在患者太阳穴放置了两个内部开发的光纤探头，一个挨着一个。其中一个探头将光源发出的近红外光射入病人的大脑。另一个探测器收集漫反射的光，并将其传送到一个探测器。利用这种方法，研究人员获得了650－1050 nm的漫射光谱。

因为近红外光的吸收能力较弱，所以它可以通过几厘米的组织从头皮表面到达大脑。来自研究人员光谱仪的光信号，能够观察颞叶的一部分以及覆盖的组织。

研究人员通过比较光源光纤和探测器光纤收集的光，来测量光的效果。收集的光与进入大脑的光不同，这主要是因为它与脑组织相互作用的方式。

在之前与波士顿大学阿尔茨海默病中心的合作中，研究人员使用尸检的组织样本展示了他们的技术。通过对尸检样本的近红外光谱分析，他们区分了被证实患有AD的大脑和没有患有AD的大脑。

在一项新的研究中，研究人员将他们的技术应用于三组活着的志愿者：轻度认知障碍（MCI）患者，年龄匹配的健康对照组，以及死后尸检证实为AD的晚期患者。三组（MCI组、CTL组、AD组）的漫反射光平均强度存在差异。

研究人员开发的计算机算法，使他们能够识别光谱数据中的模式。通过比较健康组织与病变组织的光折射，他们能够识别AD影响组织中存在的特定折射特征。

研究人员在860纳米和895纳米区域确定了两种光谱特征，这表明了患者之间的差异。895 nm的斜率变量，在区分MCI受试者和对照组中起着更重要的作用；而860 nm的斜率变量，在区分MCI患者和AD患者中更重要。

考虑到两个斜率变量不相关，研究者认为895 nm的斜率变量在疾病早期可能更显著，860 nm的数据在疾病后期的进展中可能发挥更重要的作用。

研究人员称，这项成果标志着通过近红外光谱学，首次成功地在体内对神经退行性疾病进行分类。

研究人员尤金·汉隆（Eugene Hanlon）称：“这项技术意义重大，因为它以一种廉价的、可以广泛应用的非侵入性技术探测大脑的生化和细胞结构。”“最重要的是，它提供了有关轻度认知障碍患者的有用信息。”

在最好的情况下，895纳米的信号将被发现对阻止860纳米信号的进展的干预有响应。在这种最好的情况下，可以开发预防阿尔茨海默病的治疗方法，并在症状出现和这些症状变得不可逆转之前记录其效果。如果纵向临床试验研究表明，近红外光谱技术可以用于跟踪疾病进展，研究人员相信，他们的方法可能成为一种安全的、无创的方法来识别阿尔茨海默病，可能在早期阶段，并实时评估治疗的反应。

这项新技术对退伍军人尤其有帮助——患阿尔茨海默病的风险比普通人更高。“这项技术有可能帮助识别哪些因素可能会增加这种风险。”

美国食品药品监督管理局（FDA）已根据临床试验结果，将光谱学方法作为可能的临床应用方案接受。为了准备临床试验，研究人员正在改进探针的设计、光谱仪的规格、软件和输出数据的解释。

这项研究发表在《阿尔茨海默病杂志》（the Journal of Alzheimer’s Disease）上。

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