Wenn du dich bewegst, brauchen deine Muskeln Energie. Diese Energie erhalten sie, indem sie einen Stoff namens ATP aufspalten. Um ATP auf optimale Weise zu produzieren, benötigen deine Muskeln Sauerstoff.
Wir messen den Sauerstoffgehalt in deinen Muskeln
Jede Zelle deines Körpers braucht Sauerstoff, um zu funktionieren. Dein Körper transportiert Sauerstoff über das Blut in alle Bereiche, damit deine Zellen das bekommen, was sie brauchen.
Wenn du einatmest, bindet sich Sauerstoff an einen speziellen Bestandteil deiner roten Blutkörperchen. Dieser Sauerstoff gelangt über das Blut zu deinen Muskeln und anderen Körperteilen.
Wenn du Sport treibst, brauchen deine Muskeln noch mehr Sauerstoff!
Du fragst dich vielleicht, wie wir wissen können, wie viel Sauerstoff in deinen Muskeln ist, ohne deinen Körper zu öffnen? Wir verwenden ein spezielles Gerät, das Licht durch deine Haut scheint und misst, wie viel Sauerstoff deine Muskeln haben.
Dieses Gerät heißt Nahinfrarotspektroskopie (NIRS). Es verwendet Licht, das dir nicht wehtut oder stört, genau wie eine kleine Taschenlampe, die durch deinen Finger scheint. Das Gerät hilft uns zu sehen, wie viel Sauerstoff in deinen Muskeln ist und ob sie die Energie bekommen, die sie brauchen.
Experten für körperliche Betätigung wissen, wie man diese Daten interpretiert, aber wir möchten es jedem leicht verständlich machen. Wir verbessern unsere Technologie ständig, um sie noch besser zu machen.
Momentan können wir Ihnen auf 5 einfache Arten sagen, was Ihre Muskeln tun:
- Ausruhen und sich erholen
- Leicht arbeiten
- Mit einem gleichmäßigen, moderaten Tempo arbeiten
- Sehr intensiv arbeiten, ohne dass genügend Sauerstoff vorhanden ist (sogenannter anaerober Stoffwechsel)
- Ihre Muskeln immer weiter fordern
Unser intelligentes System analysiert Veränderungen des Sauerstoffgehalts und sagt Ihnen genau, was in Ihren Muskeln passiert.
Wenn du dich bewegst, brauchen deine Muskeln Energie. Diese Energie erhalten sie, indem sie einen Stoff namens ATP aufspalten. Um ATP auf optimale Weise zu produzieren, benötigen deine Muskeln Sauerstoff.
Wir messen den Sauerstoffgehalt in deinen Muskeln
Jede Zelle deines Körpers braucht Sauerstoff, um zu funktionieren. Dein Körper transportiert Sauerstoff über das Blut in alle Bereiche, damit deine Zellen das bekommen, was sie brauchen.
Wenn du einatmest, bindet sich Sauerstoff an einen speziellen Bestandteil deiner roten Blutkörperchen. Dieser Sauerstoff gelangt über das Blut zu deinen Muskeln und anderen Körperteilen.
Wenn du Sport treibst, brauchen deine Muskeln noch mehr Sauerstoff!
Du fragst dich vielleicht, wie wir wissen können, wie viel Sauerstoff in deinen Muskeln ist, ohne deinen Körper zu öffnen? Wir verwenden ein spezielles Gerät, das Licht durch deine Haut scheint und misst, wie viel Sauerstoff deine Muskeln haben.
Dieses Gerät heißt Nahinfrarotspektroskopie (NIRS). Es verwendet Licht, das dir nicht wehtut oder stört, genau wie eine kleine Taschenlampe, die durch deinen Finger scheint. Das Gerät hilft uns zu sehen, wie viel Sauerstoff in deinen Muskeln ist und ob sie die Energie bekommen, die sie brauchen.
Experten für körperliche Betätigung wissen, wie man diese Daten interpretiert, aber wir möchten es jedem leicht verständlich machen. Wir verbessern unsere Technologie ständig, um sie noch besser zu machen.
Momentan können wir Ihnen auf 5 einfache Arten sagen, was Ihre Muskeln tun:
- Ausruhen und sich erholen
- Leicht arbeiten
- Mit einem gleichmäßigen, moderaten Tempo arbeiten
- Sehr intensiv arbeiten, ohne dass genügend Sauerstoff vorhanden ist (sogenannter anaerober Stoffwechsel)
- Ihre Muskeln immer weiter fordern
Unser intelligentes System analysiert Veränderungen des Sauerstoffgehalts und sagt Ihnen genau, was in Ihren Muskeln passiert.
Hardcore NIRS
Wie die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) begann
Die NIRS begann mit einem von Frans Jöbsis in Science (1977) veröffentlichten Artikel. Jöbsis berichtete, dass biologische Gewebe für Licht im Nahinfrarotbereich (700–1300 nm) relativ transparent sind. Daher können genügend Photonen durch Organe für eine In-situ-Überwachung übertragen werden. In diesem Nahinfrarotbereich weist Hämoglobin – einschließlich seiner beiden Hauptvarianten Oxyhämoglobin (O2Hb) und Desoxyhämoglobin (HHb) – eine sauerstoffabhängige Absorption auf. Hämoglobin gilt als der Hauptchromophor im biologischen Gewebe, der Licht in diesem Nahinfrarotbereich absorbiert.
Die Wissenschaft
Wenn die Absorption bekannt ist, kann das Lambert-Beersche Gesetz verwendet werden, um die Absorption des Chromophors zu berechnen. Das Lambert-Beersche Gesetz lautet: ODλ = Log (I0/I) = ελ * c * L
ODλ ist ein dimensionsloser Faktor, der als optische Dichte des Mediums bekannt ist, I0 ist das einfallende Licht, I das transmittierte Licht, ελ der Extinktionskoeffizient des Chromophors (in µM-1•cm-1), c ist die Konzentration (in µM) des Chromophors, L ist der Abstand (in cm) zwischen den Ein- und Austrittspunkten des Lichts und λ ist die verwendete Wellenlänge (in nm).
Das Lambert-Beersche Gesetz ist für die Verwendung in einem transparenten, nicht streuenden Medium vorgesehen. Wenn es auf ein streuendes Medium angewendet wird, z. B. biologisches Gewebe, muss ein dimensionsloser Weglängenkorrekturfaktor einbezogen werden. Dieser Faktor, manchmal als differentieller Weglängenfaktor (DPF) bezeichnet, berücksichtigt die Zunahme der optischen Weglänge aufgrund der Streuung im Gewebe. Das modifizierte Lambert-Beersche Gesetz für ein streuendes Medium lautet: Δc = ΔODλ / (ελ * L * DPF)
Wobei ODλ die sauerstoffunabhängigen optischen Verluste aufgrund von Streuung und Absorption im Gewebe darstellt. 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 weitere Chromophore beteiligt sind, müssen wir mindestens so viele Wellenlängen messen, wie Chromophore vorhanden sind. Dies führt zu einem System linearer Gleichungen. Die Lösung dieses Systems führt zu dem Algorithmus, der in den meisten NIRS-Systemen verwendet wird. Ein streuendes Medium macht es möglich,
die Absorption mit der Nahinfrarotquelle und dem Detektor parallel zueinander zu messen. Dies bietet die Möglichkeit, die Sauerstoffsättigung in größeren Geweben, z. B. Muskeln und Gehirn, mit NIRS-Geräten zu messen.
NIRS-Algorithmus
Die Definition des von NIRS verwendeten Algorithmus erfordert die spektralen Extinktionskoeffizienten der verschiedenen Chromophore. Die Spektren der beiden Hauptchromophore, O2Hb und HHb.
Die Summe von O2Hb und HHb ist ein Maß für das gesamte Blutvolumen (tHb) im Gewebe. Muskelgewebe enthält zwei weitere Chromophore: Oxy- und Desoxymyoglobin (O2Mb und HMb). Um zwischen Hämoglobin und Myoglobin im Muskelgewebe zu unterscheiden, müssen die Spektren ausreichend unterschiedlich sein. Leider ist dies im Nahinfrarotbereich des Spektrums nicht der Fall. Das bedeutet, dass NIRS nicht unterscheiden 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 im untersuchten Gewebe. Die Pulsoximetrie berechnet den Anteil des oxygenierten Hämoglobins im arteriellen Blut. Die NIRS berechnet die Veränderungen von Oxy- und Desoxyhämoglobin (und optional den Anteil des oxygenierten Hämoglobins) im untersuchten Gewebe (Kapillaren), das sowohl arterielles als auch venöses Blut enthält.
Was ist SmO2-Überwachung?
Die SmO2-Messung (Messung der Muskelsauerstoffsättigung) ist eine nichtinvasive physiologische Beurteilungstechnik, die den Anteil des oxygenierten Hämoglobins im Verhältnis zum Gesamthämoglobin innerhalb einer bestimmten Muskelgruppe misst. Im Gegensatz zu Herzfrequenzmessgeräten, die die systemische kardiovaskuläre Belastung zeitverzögert erfassen, liefert die SmO2-Messung unmittelbare, lokalisierte Daten über den Muskelstoffwechsel und die Bilanz zwischen Sauerstoffangebot und -bedarf. Sie ermöglicht es Sportlern und Sportwissenschaftlern, funktionelle Schwellenwerte genau zu bestimmen, eine lokalisierte Muskelfatigue zu erkennen, bevor es zu einem systemischen Erschöpfungssyndrom kommt, und die aeroben und anaeroben Trainingszonen mit hoher Präzision anzupassen.
Was ist Train.Red?
Train.Red ist ein Sporttechnologieunternehmen, das tragbare Muskelsauerstoffsensoren (wie FYER 2.0, FYER 2.0 PRO und PLUS 2.0) auf Basis der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) entwickelt. Train.Red wurde für Sportler, Trainer und Sportwissenschaftler entwickelt und misst die lokale Muskeloxygenierung (SmO2) sowie relative Hämoglobinänderungen (Thb) in Echtzeit. Durch die Bereitstellung physiologischer Daten direkt von den arbeitenden Muskeln mit Abtastraten von bis zu 100 Hz unterstützt Train.Red dabei, die Ausdauer zu optimieren, die Trainingsbelastung zu steuern, physiologische Schwellenwerte zu identifizieren und die Erholung zwischen Intervallen zu steuern – ganz ohne invasive Blutuntersuchungen oder Laboraufbauten.
Mehr Wissenschaft
Zu Ihrer Information hat unser Mutterunternehmen Artinis eine Liste aller (f)NIRS-Publikationen zusammengestellt, die mit unseren Geräten durchgeführt wurden.
Alle Publikationendie innovativsten Sensoren:
