طیف‌سنجی عملکردی مادون قرمز نزدیک (fNIRS)

طیف‌سنجی عملکردی مادون قرمز نزدیک (fNIRS)

با مهندس شکوفه ساتری

تبدیل فوریه طیف سنجی مادون قرمز

تبدیل فوریه طیف سنجی مادون قرمز

استفاده از طیف‌سنجی مادون قرمز برای تشخیص بیماری COVID-19 نسبتاً جدید است. تلاش‌هایی برای جفت کردن ابزارهای طیف‌سنجی با مدل‌های هوش مصنوعی به منظور شناسایی ویروس SARS-CoV-2 انجام شده است. کیتان و همکاران روشی را برای شناسایی SARS-CoV-2 با استفاده از نمونه‌های RNA استخراج‌شده با ترکیب تکنیک‌های FTIR و یادگیری ماشین (ML) توسعه داد. نمونه های نازوفارنکس جمع آوری شده از 280 بیمار برای استخراج RNA پردازش شدند. دامنه های طیفی FTIR که در 600-1350 cm-1 قرار دارند. 1500-1700 cm-1؛ و 2300-3900 cm-1 به اثر انگشت RNA نسبت داده شد [20]. مشتقات طیف خام به‌دست‌آمده برای عادی‌سازی داده‌های طیف تبدیل‌شده استفاده شد. الگوریتم های یادگیری ماشین برای ساخت مدل های طبقه بندی استفاده شد. تعداد زیادی نمونه و تکنیک‌های طبقه‌بندی پراکنده برای بهبود ویژگی، حساسیت و دقت تجزیه و تحلیل داده‌ها و همچنین برای افزایش قابلیت تفسیر مدل‌ها استفاده شد. این رویکرد پس از استخراج RNA تنها چند دقیقه زمان آزمایش می‌برد و در عین حال ویروس SARS-CoV-2 را با حساسیت 97 درصد، دقت 97.8 درصد و ویژگی 98.3 درصد تشخیص می‌دهد. در مطالعه دیگری، ژانگ و همکاران از تکنیک تشخیص ATR-FTIR برای تشخیص بیماری COVID-19 در نمونه های سرم 3 میکرولیتری استفاده کردند. تجزیه و تحلیل ترکیبی طیف‌سنجی و آماری برای نمونه‌های مثبت COVID-19 و نمونه‌های کنترل انجام شد. تجزیه و تحلیل جزئی حداقل مربعات متمایز (PLS-DA) به تمایز سویه ویروسی SARS CoV-2 از التهاب یا سایر عفونت‌های ویروسی تنفسی کمک کرد. این رویکرد یک ناحیه زیر منحنی مشخصه عملکرد گیرنده (AUROC) مقدار 0.956 [21] را ارائه کرد. به طور مشابه، Banerjee و همکاران روش اکتساب ATR-FTIR را به ترتیب با مدل های تجزیه و تحلیل تفکیک حداقل مربعات جزئی (PLS-DA) به کار بردند. در نظر گرفتن طیف ATR-FTIR و پارامترهای بالینی (به عنوان مثال، جنس، سن، وضعیت فشار خون بالا و وضعیت دیابت) باعث افزایش سطح زیر منحنی ROC (AUC) شد، که نشان می‌دهد این پارامتر چقدر خوب می‌تواند بین بیمار و نرمال تشخیص دهد. هم برای داده های آموزشی و هم برای داده های آزمون. مجموعه آزمون مستقل 94.1٪ حساسیت و 69.2٪ ویژگی به دست آورد. نمونه هایی از بیماران دیابتی، منطقه FTIR 1020-1090 cm-1 و FTIR منطقه 1588-1592 cm-1 قوی ترین پیش بینی کننده ها بودند [22]. گولکن و همکاران تشخیص بیماری کووید-19 را در سرم خون زنان علامت دار و بدون علامت و باردار مورد مطالعه قرار دادند. نمونه های زنان باردار مبتلا به بیماری کووید-19 و زنان باردار سالم مورد مقایسه قرار گرفتند [23]. نمونه ها با استفاده از FTIR آنالیز شدند. تغییرات اوج با رویکردهای یادگیری ماشین چند متغیره (به عنوان مثال، یک الگوریتم جنگل تصادفی، یک الگوریتم درخت تصمیم تک C5.0، و یک شبکه عصبی عمیق) تجزیه و تحلیل شد. سطوح بیوشیمیایی، سطح سلول‌های خون محیطی و پارامترهای انعقادی برای زنان باردار در شکل 2 نشان داده شده است. دقتی بیش از 90 درصد با استفاده از این رویکرد نشان داده شد [23].

یک رویکرد خودکار برای تخمین فرکانس حاشیه ای و حذف در طیف سنجی مادون قرمز و تصویربرداری فراطیفی از نمونه های بیولوژیکی

در طیف‌سنجی مادون قرمز نمونه‌های لایه نازک، بازتاب داخلی چندگانه باعث امضای موج سینوسی در طیف جذبی می‌شود. این امضاها به عنوان حاشیه نامیده می شوند و مانع تجزیه شیمیایی نمونه ها می شوند. در این مطالعه، الگوریتمی بر اساس تصحیح سیگنال ضربی توسعه یافته (EMSC) برای تخمین و حذف حاشیه های تداخل در طیف سنجی و تصویربرداری مادون قرمز ارائه شده است. الگوریتم Fringe EMSC به صورت آشکار در GitHub قابل دسترسی است.

فناوری ها و کاربردهای تصویربرداری علوم اعصاب

پیشرفت در تصویربرداری عصبی

تصویربرداری چندوجهی پایه و بالینی

رفتار و نوروپلاستیسیته

مهندسی زیستی علوم اعصاب، بینایی و فناوری های کم بینایی

فناوری تصویربرداری زیست پزشکی

توپوگرافی الکترومغناطیسی مغز

فن آوری های تصویربرداری مغز و کاربردهای آنها در علوم اعصاب

فناوری تصویربرداری مغز

رابط های مغز و ماشین

ساخت مدارهای عصبی

تصویربرداری بالینی و ترجمه ای

پیری شناختی و حافظه

علوم اعصاب شناختی

بازسازی متراکم

الکتروکورتیکوگرام

الکتروانسفالوگرافی

علوم اعصاب شناختی در حال ظهور و فناوری های مرتبط

فناوری های نوظهور تصویربرداری در علوم اعصاب

طیف‌سنجی مادون قرمز نزدیک تابعی

مدارهای تصویربرداری در محل کار

شناخت تصویرسازی

روش‌های تصویربرداری و کاربردهای تجربی و بالینی آنها

فناوری تصویربرداری و علوم اعصاب

تصویربرداری از سیستم عصبی

مگنتوآنسفالوگرافی

مدلسازی و تحلیل سیستمهای بیولوژیکی

ساختار مولکولی و فیزیکی

نوروفیدبک

علوم اعصاب

علوم اعصاب و فناوری های تصویربرداری چشم

تصویربرداری منبع تابعی غیرتهاجمی

بازخورد آنلاین فعالیت مغز

تصویربرداری عملکردی در زمان واقعی و نوروفیدبک

تصویربرداری رزونانس مغناطیسی کاربردی در زمان واقعی

وضوح فوق العاده

فراتر از سطوح