肺模型證明光譜技術的可行性

深吸一口氣?，F(xiàn)在想象一下你的肺：無數(shù)的氣道像樹枝，每個氣道都有像葉子一樣的小肺泡。這種肺泡結構是吸收氧氣和排泄二氧化碳的關鍵，我們稱之為“呼吸”。當我們呼吸時，肺中的氣體體積隨著吸氣和呼氣的不同程度而不斷變化。這些卷在醫(yī)學上對呼吸病理的臨床評估和診斷很重要。

一種被稱為散射介質中氣體吸收光譜 (GASMAS) 的基于光的技術可以實現(xiàn)對呼吸量的無創(chuàng)光學傳感。使用可調二極管激光光譜，GASMAS 將光信號轉化為測量氣體濃度的信息。被稱為“幻影”的參考模型提供了相關功能，可幫助生物醫(yī)學光學研究人員識別 GASMAS 技術的技術挑戰(zhàn)和潛在應用。

正如《生物醫(yī)學光學雜志》(Journal of Biomedical Optics)報道的那樣，愛爾蘭廷德爾國立研究所 (TNI) 的科學家最近開發(fā)了一種肺模型，可以模仿肺的光學特性和結構，包括微小的肺泡。肺泡解剖結構的復雜性意味著以前最先進的肺模型已經(jīng)忽略了它。用這種新型肺體模完成的工作證明了 GASMAS 在模擬肺組織的受控環(huán)境中感知氣體體積變化的可行性。

以前將 GSMAS 用于呼吸保健的臨床工作主要集中在新生兒身上，因為他們肺部周圍的保護器官的厚度在近紅外光的穿透深度范圍內(nèi)。根據(jù)第一作者、Biophotonics@Tyndall Group 博士生 Andrea Pacheco 的說法，GASMAS 技術在新生兒之外的擴展將取決于小型化和肺內(nèi)窺鏡與 GASMAS 探頭集成的進展。“在這個方向上的進一步步驟可能是在類似內(nèi)窺鏡的幾何形狀中排列兩個微型 GASMAS 探頭，并使用我們的體模來確定信號質量和最佳源-探測器分離，”她說。Pacheco 和她的合著者展示了重建肺組織所涉及的基本原則。

肺幻影挑戰(zhàn)

為了模擬肺泡，TNI 生物光子學團隊開發(fā)的新型肺體模具有毛細血管系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以可變地逐漸填充與肺組織的光學特性相匹配的液體，從而允許模擬充滿空氣的肺泡囊的增量可變空氣袋.光傳輸對應于毛細血管內(nèi)容??，類似于肺的膨脹和收縮。這一切都發(fā)生在一個精心控制的環(huán)境中，模擬身體的濕度和溫度，通常保持在 ~37 攝氏度。

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