אור אינפרא-אדום קרוב

אור אינפרא-אדום קרוב (Near-Infrared, NIR) הוא אור בלתי נראה. אורכי הגל שלו ארוכים במקצת מאלה של האור האדום, שהוא הצבע בעל אורך הגל הארוך ביותר שהעין האנושית מסוגלת לראות. מכיוון שאורכי הגל שלו סמוכים לאלה של האור הגלוי הוא מכונה "קרוב". 

בעשורים האחרונים הפך טווח אור זה לכלי מרכזי בשורה של יישומים מחקריים ורפואיים, הן לצורך ניטור מדדים פיזיולוגיים והן לצורך טיפול – הודות ליכולתו הייחודית לעבור דרך שכבות העור ולהגיע אל עומק הרקמות.  

השימוש באור אינפרא-אדום קרוב לצורכי ניטור ואבחון נעשה בעזרת חיישנים הקולטים את האור המוחזר מהרקמה, ומספקים מידע פיזיולוגי על המתרחש בעומק הגוף (כגון רמות חמצן וזרימת דם). באופן זה מתאפשר ניטור בזמן אמת, באופן לא פולשני וללא חשיפה לקרינה מייננת. מד-החמצן המונח על האצבע, למשל, פועל על פי עיקרון דומה, תוך שימוש באור אדום ובאור אינפרא-אדום קרוב המוקרן לרוב דרכה.

בפן הטיפולי, לעומת זאת, האור אינו נמדד אלא נבלע ברקמה, והאנרגיה שהוא מעביר אליה היא תכלית הטיפול עצמו ("פוטוביומודולציה"). מחקרים מצביעים על כך שאור באורכי גל מסוימים בתחום האדום וה-NIR עשוי להשפיע על תהליכים תאיים.

שאלות ותשובות:

1.    מהו ההבדל בין טיפול באור אדום לבין טיפול באור אינפרא-אדום קרוב?
בעוד שני הטיפולים פועלים על עיקרון דומה של המרצת פעילות התאים, ההבדל המרכזי ביניהם הוא בעומק החדירה. שניהם משמשים בטיפולים מבוססי אור, אך אורכי הגל שלהם שונים. אור אדום נראה לעין ונוטה להיספג ברקמות שטחיות יותר, בעוד אור NIR אינו נראה לעין ויכול לחדור עמוק יותר לתוך הרקמה. לכן, לכל אחד מהם עשויים להיות שימושים שונים בהתאם למטרה הטיפולית. השפעותיו החיוביות של NIR נחקרות בין היתר בהקשרים של טיפולים בכאבי שרירים, שיקום מפרקים ותמיכה נוירולוגית.

2.    כיצד אור אינפרא-אדום קרוב חודר לעומק הרקמות?
הבסיס ליכולת החדירה הזו טמון באופיו הפיזיקלי של האור. האור נע במרחב בצורת גלים, ואורך הגל הוא המאפיין שקובע הן את הצבע שהעין תופסת והן את מידת חדירתו של האור אל תוך החומר. בתחום האור הנראה והאינפרא-אדום הקרוב, אורכי גל ארוכים יותר חודרים לרוב עמוק יותר, עד לנקודה שבה הספיגה על ידי מים עולה בחדות. טווח אורכי הגל המאפשר את החדירה העמוקה מכונה בספרות המדעית "החלון האופטי" של הרקמה (Optical Window). בעוד אור נראה נחסם ונבלע כמעט לחלוטין בשכבות העור החיצוניות, אור ה-NIR עוקף את המחסומים השטחיים. הסיבה לכך נעוצה בעובדה ששניים מהרכיבים השכיחים ביותר בגוף האדם – מים והמוגלובין (החלבון נושא החמצן בדם) – סופגים אותו במידה מועטה יחסית בטווח זה, דבר המאפשר לו להגיע לעומקים של עד מספר סנטימטרים, בהתאם לרקמה. עומק חדירה זה משתנה בהתאם לאורך הגל הספציפי (אורכי גל בתחום האינפרא-אדום הקרוב נעים לרוב בין 700 ל-1,400 ננומטר), לעוצמת האור, למשך החשיפה ולסוג הרקמה.

3.    כיצד עשוי אור אינפרא-אדום קרוב להשפיע על התאים בגוף?
אחד התחומים הנחקרים הוא פוטוביומודולציה – שימוש באור באורכי גל מסוימים כדי להשפיע על פעילות ביולוגית בתאים. מחקרים מצביעים על מנגנונים טיפוליים אפשריים הקשורים לפעילות המיטוכונדריה (המפיקה את רוב האנרגיה הזמינה לתא) ולמסלולי איתות הקשורים לדלקת, כמו גם לעקה חמצונית (מצב שבו מצטברים בתא חומרים מזיקים שמערכות ההגנה הטבעיות אינן מצליחות לנטרל). התוצאות מלמדות על פוטנציאל טיפולי במגוון תחומים, ובהם החלמת פצעים, התאוששות שרירים וטיפול בכאב, ובמקביל נבדקים יישומים נוירולוגיים אפשריים – בין היתר בפגיעות ראש, דמנציה ודיכאון. חשוב להדגיש כי בחלק מהתחומים הראיות עדיין ראשוניות, וטרם התגבשו לגביהם פרוטוקולים טיפוליים מוסכמים. אחד הקשיים בגיבוש פרוטוקולים כאלה נובע מכך שהגוף עצמו אינו מגיב לאור באופן אחיד: עובי העור, מידת הפיגמנטציה, שכבת השומן ואספקת הדם המקומית משפיעים על כמות האור שמגיעה בפועל אל הרקמה ועל האות החוזר ממנה. 

4.    מהי טכנולוגיית NIRS וכיצד היא מסייעת באבחון רפואי?
ספקטרוסקופיית תת-אדום קרוב (NIRS) היא שיטת מדידה לא פולשנית המשתמשת באור בתחום ה-NIR כדי להעריך שינויים בחמצון הרקמות. מכיוון שהמוגלובין מחומצן והמוגלובין שאינו מחומצן סופגים אור בצורה שונה, ניתן לקבל מידע בזמן אמת על שינויים באספקת החמצן לרקמה. הטכנולוגיה משמשת בין היתר לניטור מוחי ושרירי, במחקר וביישומים רפואיים מסוימים.

5.    האם טיפול באור אינפרא-אדום קרוב כרוך בסיכונים?
קרינת NIR היא בלתי מייננת ואינה כוללת קרינת UV. בשימושים רפואיים ומחקריים מבוקרים ניתן להשתמש בו באופן לא פולשני, אך הבטיחות תלויה באורך הגל, בעוצמה, במשך החשיפה ובאזור המטופל. במכשירים טיפוליים יש להקפיד על הוראות השימוש ועל הגנה מתאימה לעיניים כאשר היא נדרשת.

6.    כיצד משתלבות טכנולוגיות NIR בחזון הרפואה המותאמת אישית?
בהקשר רפואה מותאמת אישית טמון ב-NIR עניין מיוחד, משום שהוא מאפשר לאסוף מידע ביולוגי על גופו של מטופל בזמן אמת – באופן רצוף ובלתי פולשני. מידע כזה עשוי לסייע להבין כיצד מטופל מסוים מגיב לאורך זמן, לעקוב אחר שינויים ולהתאים החלטות רפואיות לנתונים האישיים שלו. זהו בדיוק אחד העקרונות המרכזיים של רפואה מותאמת אישית: מעבר מהסתמכות על "המטופל הממוצע" אל הבנת המאפיינים והתגובה של האדם הספציפי.