光学近红外脑功能成像系统原理介绍课件.ppt

1、光学近红外脑功能成像系统目录目录一、光学近红外脑功能成像技术介绍一、光学近红外脑功能成像技术介绍1.1、近红外脑功能成像技术概述、近红外脑功能成像技术概述vNIRS=functional Near InfraRed Spectroscopy 近红外光谱近红外光谱(NIRS)技术以生物组织光学特性技术以生物组织光学特性为基础，结合光在组织中的传播规律，研究光在为基础，结合光在组织中的传播规律，研究光在组织中历经一系列吸收、散射后出射光携带的与组织中历经一系列吸收、散射后出射光携带的与组织光学特性相关的生化组织光学特性相关的生化信息。信息。探测的主要生理参数：组织探测的主要生理参数：组织中吸收色团

2、（如中吸收色团（如HbO2、Hb、totalHb等）浓度变化。等）浓度变化。A、成像机制、成像机制神经血管耦合假说神经血管耦合假说针对针对神经神经-血管间的耦合关系，血管间的耦合关系，RoyRoy和和SherringtonSherrington早在早在18901890年就曾提出了一个非常著名的假说，年就曾提出了一个非常著名的假说，“大大脑的血流供应会随其功能活动的局部变化而进行脑的血流供应会随其功能活动的局部变化而进行局部响应局部响应”。v Roy C.W.,Sherrington C.S.On the regulation of the blood supply of the brain.J

3、ournal of Physiology,1890,11:85-108 激活激活(b)与静息与静息(a)两种生理两种生理状态下局部脑血流及血氧水平的变化状态下局部脑血流及血氧水平的变化 Hemodynamic response function(HRF)stimuliHemodynamic responseundershoot08162432 sCanonical HRF典型的血氧响应函数（典型的血氧响应函数（HRF）oxy-Hbdeoxy-Hbx10-3time in s0246810 12 14 16-1012D D concentration mMKohl M,.,Dirnagl U.P

4、hys.Med.Bio.2000神经活化代谢需求血流增加氧合血红蛋白增加脱氧血红蛋白洗出刺激周期刺激周期B、成像的物理学基础、成像的物理学基础清晰介质散射介质屏幕/探测器屏幕/探测器光源光源B、成像的物理学基础、成像的物理学基础 v 可见光：400-700nmv 吸光物质：血红蛋白 水 脂肪v 650-900 nm范围内：水的吸收最小 血红蛋白的吸收占主导 具有很强的散射性 B、成像的物理学基础、成像的物理学基础 v 两种血红蛋白在805nm附近有一个等吸收点，v 在805nm两侧两种血红蛋白分别表现出各自的相对优势吸收特性，故而在等吸收点的左右两边分别（至少）选择一个波长光以保证组织血氧发生

5、变化时HbO2和Hb对光吸收的差动效应。C、定量分析的计算原理、定量分析的计算原理 Beer-Lambert定律v 介质透明度介质透明度,T=v 吸收系数吸收系数,A=-log()v Beer-Lambert Law:v A=d这里这里:d=I0 和和 I之间的距离之间的距离 =介质的吸收系数介质的吸收系数(M-1 cm-1)=生色团吸收浓度生色团吸收浓度(M)D、穿透组织示意图、穿透组织示意图D、穿透组织示意图、穿透组织示意图FatMuscle表层深层S-D间距对探测深度的影响间距对探测深度的影响 成年人头前额部位各组织结构厚度成年人头前额部位各组织结构厚度 1.2、当代脑功能成像技术、当代

6、脑功能成像技术1.2、当代脑功能成像技术、当代脑功能成像技术近红外光学成像技术1.2、当代脑功能成像技术、当代脑功能成像技术fMRIfNIR空间分辨率8-27 mm3“Blobs”1-10 cm3时间分辨率慢(1-2 sec)测量参数血容量和O2消耗，BOLD信号Hb、HbO、HbTot浓度测试环境1）狭小的空间，且噪音太大。2）孩子、ADHD等不能做被试对测试环境要求比较低，对被试亦无过高要求fMRI vs fNIR1.2、当代脑功能成像技术、当代脑功能成像技术v与其他技术对比n 与EEG相比，它的空间定位能力更好。n 与fMRI相比，它的时间采样率更好。v优势 可以实时观测 可以测到完整的

7、生理信号，便于除噪。应用范围广，方便可移动v局限：1）定位能力较差 2）探测深度有限，可基本覆盖大脑皮层外表面。1.3、光学近红外脑功能的应用领域、光学近红外脑功能的应用领域心理研究医疗与其他技术的结合应用其他领域社会认知体育科研运动医学BCI脑机接口人因功效研究军事训练认知心理学运动感觉功能研究自闭症学习/注意力障碍情感觉醒决策与EEG结合与PET结合与MEG结合与TMS结合与fMRI结合脑功能障碍精神疾病癫痫创伤性脑损伤（TBI）老年性痴呆症帕金森氏症新生儿研究强大的销售团队深圳瀚翔公司总部位于深圳，在北京设有分公司，在南京、成都、西安、武汉、广州、长春分别设有办事处。公司拥有强大的销售团

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