功能性近红外光谱技术健康医疗设备中的应用

文章来源: 人气:1999 更新时间:2018-01-08

功能性近红外光谱技术是近年来新兴的一种非侵入式脑功能成像技术。

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fNIRS进行脑功能成像的原理与fMRI相似,即大脑神经活动会导致局部的血液动力学变化。其主要利用脑组织中的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白对600-900nm不同波长的近红外光吸收率的差异特性,来实时、直接检测大脑皮层的血液动力学活动。通过观测这种血液动力学变化,即通过神经血管耦合规律可以反推大脑的神经活动情况。例如,当让受试者做右手手指运动任务时,其大脑皮层左侧运动放电,消耗氧和能量。此时,脑部血供系统的过补偿机制会向该局部大量输入含有丰富氧合血红蛋白的血液,从而导致该局部的氧合血红蛋白浓度增加,脱氧血红蛋白下降。fNIRS实验中,实验者让被试按照一定实验范式执行任务,同时使用fNIRS观测大脑不同位置的血红蛋白度的浓度变化,如果找到了某一脑区,其血液动力学活动与该任务设计相关程度很高,即可推断该脑区被实验任务激活。

    近20年来,随着功能性近红外光谱技术的健康医疗设备的制造和改进以及数据处理方法的完善,利用近红外进行各类认知活动的研究层次不穷。现在,fNIRS已经与脑电图(EEG、ERP)、功能磁共振成像(fMRI)等脑成像技术一样,成为人类探索大脑奥秘的利器。

  这种技术具有造价较低、便携性好、无噪音和无创性的优点。此外在进行心理学实验时,该仪器对被试的动作不会过分敏感,这也是核磁所不具备的优点。它已被广泛的应用到科研和临床,尤其是婴幼儿和老年这两个群体。过去二十年里,fNIRS应用的领域可以分为七个方面:神经发育,感知和认知,运动控制,精神疾病,神经病学。其优势领域是自然情境下的高级认知和交互行为的脑机制。

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