磁共振辅助的近红外扩散光学断层成像
脑神经科学研究中的新型成像技术
脑神经科学研究中的新型成像技术近年来，脑神经科学领域取得了重大突破，尤其是新型成像技术的发展，为我们深入了解和探索人类大脑提供了无限可能。
本文将介绍几种近年来在脑神经科学研究中逐渐应用的新型成像技术。
一、磁共振成像（MRI）MRI技术以其对人体无损伤的特点，一直是脑神经科学研究中常用的成像技术之一。
MRI成像原理是基于核磁共振现象，通过对人体脑部进行扫描，可以获取高分辨率的图像，直观地呈现出大脑的结构、形态和功能。
此外，MRI还可以结合功能性磁共振成像（fMRI）技术，研究人脑在不同任务下的激活区域。
二、电脑断层扫描（CT）CT技术是一种以X射线为基础的成像技术，通过对人体进行断层扫描，可以观察和描述不同密度组织的结构和异常情况。
在脑神经科学研究中，CT可以用来检测颅内损伤、检测脑血管病变以及观察肿瘤等。
然而，由于CT技术使用了X射线，辐射量较大，因此需要谨慎使用。
三、磁振弹性成像（MEI）磁振弹性成像是一种结合了磁共振成像和力学原理的新型成像技术。
它通过在脑组织中施加机械振动，利用磁共振成像仪器捕捉并分析振动信息，从而反映出组织的弹性性质。
这项技术不仅可以提供大脑的结构信息，还可以揭示出脑组织的力学属性，对于脑损伤和脑萎缩等疾病的研究具有重要意义。
四、功能性近红外光谱成像（fNIRS）fNIRS技术是一种近红外光谱成像技术，通过测量大脑区域的血氧水平变化来反映大脑的功能活动。
该技术利用近红外光的渗透性好、对组织侵入性小的优点，在无创的情况下实现脑功能成像。
fNIRS可以非侵入性地监测大脑皮层氧合及脱氧血红蛋白浓度的变化，为研究大脑功能活动提供了一种新的视角。
五、脑电图（EEG）脑电图是一种记录脑电活动的技术，通过在头皮上放置电极，可以测量和记录大脑神经元的电活动。
在脑神经科学研究中，脑电图被广泛应用于研究不同脑区的功能活动、脑电波谱以及脑电异常等。
脑电图具有时间分辨率高、成本低等特点，在研究大脑的信息处理和功能关联性方面具有独特的优势。
光学近红外脑功能成像系统原理介绍
应用举例
临床病理分析
监测脑血流量，进行脑功能评估。如对病人进行手 术治疗，评估其术后脑功能的恢复情况。
大脑功能研究
研究认知神经科学、行为神经科学，通过近红外脑 功能成像技术揭示脑功能区的活动模式。
头骨、脑组织到脑表面的过程。
表面与体积信号
2
散射阻碍了光子的运动轨迹，限制了光 学成像的深度。
血液中含有的血红蛋白对近红外光的吸
收程度有所区别。由于血液在大脑皮层
和脑组织基底的分布不同，因此形成表
3
成像深度的影响因素
面（浅层）和体积（深层）信号的区别。
硬膜、大池、脑室、灰白质等因素都会
影响深度。测量结果和真值存在一定偏
差，需要进行数据分析和验证。
光谱分析与图像重建
光谱分析
划分波段、提取信号，对光谱数据进行过滤和预处 理。
图像重建
通过数学计算和逆问题求解，获取大脑皮层的活动 信息，重建高质量的脑功能成像图像。
为什么选择近红外成像技术？
1 无创、安全
与其他成像技术相比，近红外光学成像更加安全、无创。
2 实时、连续
实时、连续地监测脑血流量，可以快速反应和处理临床应急。
3 成本低、易于操作
与功能性磁共振成像技术相比，近红外光学成像成本较低、操作更加便捷。
光学近红外脑功能成像系 统原理介绍
了解光学近红外脑功能成像系统的原理和应用，进一步认识我们神秘而充满 活力的大脑。
介绍
什么是近红外光学成像？
采用近红外光源，将光能量投向大脑皮层，通过 光信号的变化，获取脑功能状态的信息。
近红外光学成像的原理
光穿透和散射组织时，会减弱，同时衰减的程度 受到物质的吸收作用影响，光子运动轨迹受形态 及机能的限制，因此可以反应脑组织的生理和病 理变化。
近红外光学断层扫描显微镜诊断癌症的应用
近红外光学断层扫描显微镜诊断癌症的应用红外光学断层扫描显微镜（OPT）是一种可以探测细胞和组织的三维显微成像技术。
近年来，科学家们发现将其与近红外光（NIR）结合使用可以非侵入性地检测和诊断癌症。
这一发现引起了医学界的广泛关注，明日之星小智今天就来为大家详细解析一下这一技术的原理、应用及未来发展。
一、近红外光学断层扫描显微镜技术原理OPT是一种三维显微成像技术，它将微型样本“切片”，然后由计算机重建出组织和器官的三维结构。
OPT在可见光和NIR波段的成像中均具有很大的优势。
NIR 波段穿透力强，可非侵入性地穿过样本，而组织和器官的自然发光也会被NIR所识别。
大部分影像学技术都需要特定的探针或增强剂来突出显示病变或构造。
OPT使用NIR作为光源，来识别器官或组织的发光行为。
NIR与组织中的血红素和肌红蛋白反应，这使OPT能够高分辨率地可视化生物组织中的管道系统和血管分布，同时不需要额外的对比剂。
在光学显微镜研究中，传统的光源不可避免地会影响细胞的生长和发育，而NIR波长的低吸收性质就让OPT成为了一个无扰动的细胞显微技术。
这意味着，OPT提供的组织和器官的三维重建图像不会受到组织和细胞生长的干扰，更加准确。
二、近红外光学断层扫描显微镜在癌症诊断中的应用癌症通常是因为细胞的恶性变化而导致的。
或者，良性病变可能会变成恶性病变，从而引发癌症。
癌症的早期识别和诊断是至关重要的。
OPT技术的非侵入性特征和高分辨率领域成像优势，促进了一项新型癌症诊断技术的发展。
这种新型技术是一种基于NIR的非侵入性癌症检测方法，称为NIR光学断层成像（NIR-OCT）。
NIR-OCT可以在不破坏组织结构的情况下对癌症进行早期诊断。
专家表示，NIR-OCT技术通过使用NIR，可以分辨浸润性病变和正常组织。
NIR-OCT技术可以通过分析肿瘤组织的光学特性来检测和诊断恶性肿瘤。
这种技术能够识别肿瘤的边缘，从而帮助医生更加准确地进行手术。
跨尺度脑影像研究方法介绍
跨尺度脑影像研究方法介绍跨尺度脑影像研究方法是一种结合多种脑成像技术，从不同尺度探究大脑结构和功能的方法。
以下是一些常见的跨尺度脑影像研究方法的介绍：1. 结构磁共振成像（Structural MRI）：通过测量大脑的解剖结构，如灰质体积、白质纤维束和皮层厚度等，提供大脑结构的信息。
2. 功能磁共振成像（Functional MRI, fMRI）：用于测量大脑在执行任务或处于不同状态时的Blood-Oxygen-Level-Dependent (BOLD) 信号变化，从而研究大脑的功能活动。
3. 扩散张量成像（Diffusion Tensor Imaging, DTI）：通过测量水分子在脑白质中的扩散情况，提供关于白质纤维束的方向和完整性的信息。
4. 动脉自旋标记（Arterial Spin Labeling, ASL）：一种磁共振成像技术，通过标记动脉血中的水分子，测量大脑的血流灌注情况。
5. 脑电图（Electroencephalography, EEG）：通过头皮电极记录大脑电活动，提供关于大脑神经元电活动的时间分辨率较高的信息。
6. 脑磁图（Magnetoencephalography, MEG）：利用磁场感应器记录大脑神经元产生的磁场信号，提供与脑电图类似的信息，但具有更好的空间分辨率。
7. 正电子发射断层扫描（Positron Emission Tomography, PET）：通过注射放射性示踪剂，测量大脑的代谢活动或神经递质分布。
8. 光学成像技术：包括近红外光谱成像（Near-Infrared Spectroscopy, NIRS）和功能性光学成像（Functional Optical Imaging），用于测量大脑的血液动力学或代谢变化。
这些跨尺度脑影像研究方法可以单独或结合使用，以获取不同尺度下大脑结构和功能的信息。
综合分析这些多模态数据可以提供更全面的了解大脑的工作机制、神经网络连接和病理变化等。
光学相干断层扫描成像技术在医学中的应用
光学相干断层扫描成像技术在医学中的应用光学相干断层扫描（Optical Coherence Tomography，OCT）成像技术是一种非侵入性的高分辨率成像技术，已经在医学领域得到广泛应用。
它通过测量光的干涉，可以获取生物组织的高分辨率断层图像，为医生提供了直观、准确的诊断信息。
本文将从眼科、心血管领域和皮肤病学三个方面介绍光学相干断层扫描成像技术在医学中的应用。
眼科是光学相干断层扫描成像技术最早应用的领域之一。
传统的眼底检查需要使用显微镜观察，而光学相干断层扫描成像技术可以提供更加详细的视网膜结构信息。
通过OCT成像技术，医生可以观察到视网膜的各个层次，包括视网膜神经纤维层、视网膜色素上皮层等，从而对眼部疾病进行准确的诊断和评估。
例如，对于青光眼患者，OCT可以帮助医生测量眼压，观察视网膜神经纤维层的变化，及早发现和治疗青光眼的进展。
此外，OCT还可以用于角膜病变的诊断和手术术前术后的评估。
在心血管领域，光学相干断层扫描成像技术可以用于冠状动脉疾病的诊断和治疗。
冠状动脉是心脏供血的主要血管，冠状动脉狭窄或闭塞会导致心肌缺血甚至心肌梗死。
传统的冠状动脉造影需要进行侵入性手术，而OCT可以提供非侵入性的高分辨率冠状动脉成像。
医生可以通过OCT观察冠状动脉内膜的厚度、斑块的形态和分布等信息，判断动脉狭窄的程度和位置，并制定相应的治疗方案。
此外，OCT还可以用于血管内支架植入术的引导和术后效果评估。
在皮肤病学领域，光学相干断层扫描成像技术可以用于皮肤病的诊断和治疗。
皮肤是人体最大的器官，各种皮肤病如疱疹、湿疹、痤疮等都会给患者带来不适和痛苦。
传统的皮肤病诊断主要依靠肉眼观察和组织切片检查，而OCT可以提供皮肤的高分辨率断层图像，帮助医生观察皮肤的结构和病变的分布。
通过OCT，医生可以诊断和评估各种皮肤病，指导治疗和判断疗效。
同时，OCT还可以用于皮肤激光治疗的引导，提高治疗的精确性和安全性。
总的来说，光学相干断层扫描成像技术在医学中的应用非常广泛，不仅可以用于眼科、心血管领域和皮肤病学，还可以用于其他各个医学领域。
生物医学成像技术
生物医学成像技术近年来，生物医学成像技术在医学领域取得了重大突破，为疾病的诊断和治疗提供了有力的支持。
生物医学成像技术以其非侵入性、高分辨率和实时性的特点，成为医学界备受关注的研究热点。
本文将介绍几种常见的生物医学成像技术及其应用。
一、X射线成像技术X射线成像技术作为一种常见的成像手段，早已被广泛应用于临床。
它利用X射线的穿透性质，通过对人体进行放射线照射，形成影像，以进行诊断。
X射线成像技术在骨折、肺部疾病和消化系统疾病的诊断中发挥了重要作用。
然而，由于X射线具有一定的辐射伤害性，需要谨慎使用，特别是对于孕妇和儿童。
二、磁共振成像技术磁共振成像技术（MRI）以其高对比度和高空间分辨率而被广泛应用于临床。
它利用磁场和无害的无线电波来生成详细的人体内部影像。
MRI在诊断肿瘤、神经系统疾病和心血管疾病中具有独特的优势。
此外，MRI还可结合功能性成像技术，如fMRI，研究脑功能活动，对于神经学和认知科学的研究具有重要意义。
三、计算机断层扫描技术计算机断层扫描技术（CT）是一种结合了X射线和计算机技术的成像技术。
它利用X射线通过人体的不同角度进行扫描，并通过计算机重建成图像。
CT在肺部疾病、心血管病变和骨骼疾病的诊断中被广泛应用。
与传统X射线相比，CT的分辨率更高，可以提供更准确的诊断信息。
四、超声成像技术超声成像技术是一种基于声波传播原理的成像技术。
它通过将高频声波发送到人体内部，然后接收反射回来的声波信号，从而生成图像。
超声成像技术在孕产妇的胎儿监测、心血管疾病的诊断和乳腺癌的检测中得到了广泛应用。
与其他成像技术相比，超声成像技术无辐射，具有安全性和实时性的优势。
五、光学成像技术光学成像技术是近年来快速发展的一种生物医学成像技术。
它利用光的散射、吸收和荧光等特性，对人体组织的微观结构和功能进行分析和成像。
光学成像技术在癌症早期诊断、组织工程和神经科学研究中具有广阔的前景。
虽然它仍然面临深度组织成像的限制，但通过近红外光和光学探针的应用，光学成像技术的深度和分辨率正在不断提高。
近红外光谱成像技术在脑功能研究中的应用与发展
近红外光谱成像技术在脑功能研究中的应用与发展近红外光谱成像技术（Near-Infrared Spectroscopy Imaging, NIRS）作为一种无创、便携且高时空分辨率的脑功能成像技术，近年来在脑功能研究领域引起了广泛关注。
本文将介绍近红外光谱成像技术在脑功能研究中的应用与发展，并探讨其在神经科学、神经康复和脑机接口等领域的前景。
一、近红外光谱成像技术原理与优势近红外光谱成像技术利用近红外光的能量与物质（如血红蛋白和氧合血红蛋白）吸收的特性，通过测量脑组织中血液含氧量的变化，实现对脑功能活动的监测。
与传统的功能磁共振成像（fMRI）相比，近红外光谱成像技术具有以下优势：1. 高时空分辨率：近红外光谱成像技术可以实时监测脑区的氧合水平变化，其时间分辨率高于fMRI，可以提供更精确的脑功能活动信息。
2. 便携性：近红外光谱成像技术设备体积小、重量轻，适用于现场研究和移动实验环境。
3. 可重复性：近红外光谱成像技术对光线散射和吸收的校正较为准确，数据具有较好的重复性和可比性。
二、脑功能研究中的应用1. 神经发育与认知功能：近红外光谱成像技术广泛应用于研究婴儿和儿童的神经发育和认知功能。
通过对不同年龄段儿童的脑功能活动进行监测，可以了解其大脑发育过程中的差异和认知功能的变化。
2. 神经康复和康复监测：近红外光谱成像技术可用于监测和评估神经康复效果。
对中风、脑损伤等患者进行脑功能活动的监测，可以评估康复训练的效果，并指导康复方案的制定。
3. 脑机接口研究：近红外光谱成像技术在脑机接口的研究中具有重要应用价值。
通过监测脑功能活动，可以实现脑机接口的控制，促进人与计算机之间的交互。
三、技术发展与展望近年来，近红外光谱成像技术在硬件设备、数据处理和分析方法方面取得了长足进步。
高密度光电探测阵列、多通道采集系统和高效的信号处理算法的应用，使近红外光谱成像技术的空间分辨率和数据质量有了显著提高。
未来，近红外光谱成像技术在脑功能研究中仍有许多发展方向和应用前景：1. 多模态脑成像整合：将近红外光谱成像技术与其他脑成像技术（如fMRI、脑电图等）进行整合，可以提供更全面、准确的脑功能活动信息。
医学中使用的近红外成像技术
医学中使用的近红外成像技术近红外成像技术（NIR）是一种运用光谱范围在近红外区域进行成像的技术，它已经被广泛应用于医学成像领域。
它利用光学技术通过测量组织内单一色素的吸收性质来看到体内的物质变化，进而实现对组织结构和代谢产物的定量分析。
它是无创的，不需要接触患者，以及没有任何辐射的成像技术。
该技术被广泛应用于生物医学成像领域，特别是针对血流量和组织的应用。
NIR成像技术的发展和应用，给很多医学研究带来了显著的贡献。
近红外成像技术的基础原理是它可以测量出光线在光谱范围内的吸收和散射，然后通过光经过光学设备后形成像素，进而显示出某个物体的图像。
在该光学成像中，搜集回声光梳，通过测量光在组织结构内的吸收和散射，在多光子激光显微技术的辅助下显示内部成像。
这项成像技术在多种体内类似于肿瘤，神经系统和代谢活动异常的情况下获得了广泛的应用。
这些应用通常可以在手术前或手术中进行，以帮助医生和研究人员诊断病情并为患者提供更好的治疗。
在生物医学图像领域，NIR成像技术最常见的应用是在生物医学成像研究领域中，它被用于肿瘤检测、定位和评估。
这项技术能够增强医生对组织结构的实时可视化，帮助准确地诊断肿瘤，还可以纪录肿瘤在术后的生长情况。
此外，它还适用于脉搏波传播的测量，能够做到量化测量人体输送血液的波动性，并且研究结构和运动状态的变化。
该技术已经被用于消化道血流量测量、眼底血流量分析、大脑皮层和大脑组织成像和分析，以及诊断斑块的形成等。
此外，该技术还可用于贴近头部皮肤进行大脑皮层成像研究，因为头皮的透明度、厚度和不随时间变化以及不需要切开大脑脑膜等特殊情况下，可以更加方便地使用本技术。
这种方式的非侵入性和收益性高，因此，在诊断和治疗脑部疾病、研究大脑功能和疾病机制等领域方面具有广泛的潜力。
近红外成像技术不仅可以对生物医学成像领域做出重大贡献，还可以应用于人脸识别、物联网、环境监测和安全检查等领域。
值得注意的是，尽管近红外成像技术已经被证明是一项十分有前途的医学成像技术，但它也存在着一些局限性，比如它只能看到组织表面，不能深入看到组织深处，同时，在测量人脑血流动力学变化时，还存在一定的误差。
磁共振特殊成像技术
脑功能成像方式(三)
光学成像技术
NIRS(Near Infrared Spectroscopy) 近 红外谱技术 利用脑对近红外光传输的影响来成像 OCT(Optical Coherence Tomography) 光 学相干层析成像技术 利用光学相干原理进行脑组织的层析成像
脑功能成像方式(四)
会引起局部磁场均匀性变化，从而引 起MR信号强度的变化，称为血氧水平 依赖性(BOLD : Blood Oxygenation Level Dependent contrast)。
BOLD是含氧和脱氧血红蛋白的磁化率差
异、神经活动引起的血流有变化、血氧浓 度及代谢率有变化的综合机制。
不需用对人体有害的外源性对比剂，而直
接测量人脑激活时的血液动力学变化。
BOLD基本原理
• 当人接受某种感觉、运动刺激或认知任务时，
人脑（尤其是大脑皮层）的局部神经活动增 强，代谢率增大，引起局部血管扩张(血管体 积和血流速度变化都可能引起血流容积的变 化)。血管扩张直接导致脑血流增多，带入更 多的氧气，尽管与此同时血体积也增大，氧 的消耗也上升，但总的效果还是局部氧浓度 增大，脱氧血红蛋白与氧合血红蛋白浓度比 下降。
脱氧血红蛋白 - 顺磁性 氧合血红蛋白 – 逆磁性 刺激开始时的氧消耗大，氧合血红蛋白和脱 氧血红蛋白的浓度比减小，局部磁化率增强 (T2*变小)，持续大约1-2秒钟。 神经组织受到刺激引起血液以弹丸的方式很 快增加，自旋相干增强（T2*变大） 在T2*加权图像上出现局部信号增强。 在响应曲线中有一段先负后正的过程。
MR 功能成像技术
脑功能成像方式(一)
测量脑活动时的电磁信号研究脑功能的
动态过程
EEG(Electro-physiological imaging) 脑电成像技术 MEG(Magnetic-physiological imaging) 脑磁成像技术
脑功能成像的新方法功能性近红外光谱技术
引言
近红外光谱技术是一种基于近红外光区域内的光谱学技术，其应用范围广泛。 功能近红外光谱技术作为近红外光谱技术的一个重要分支，在医学、生物学、化 学和其他相关领域得到了广泛的应用。它具有无创、快速、准确、可重复性好等 优点，成为临床检测和分析的重要工具。
近红外光谱技术被用于研究有机化合物的分子结构和化学反应机理等。此外， 随着技术的发展和应用范围的扩大，利用神经网络、深度学习等方法对近红外光 谱数据进行处理和分析也越来越受到人们的和研究者的。
综上所述，近红外光谱技术作为一种重要的光谱分析技术，已经广泛应用于 多个领域。随着科学技术的不断发展和进步，其应用范围将不断扩大，分析精度 也将不断提高。未来，近红外光谱技术将会在更多的领域得到应用和发展。
功能性近红外光谱技术是一种非侵入性的脑功能成像方法，它利用近红外光 照射头皮，通过测量光在脑组织中的散射和吸收来推断大脑活动引起的局部血流 变化。与传统的脑功能成像技术如正电子发射计算机断层扫描（PET）和功能性 磁共振成像（fMRI）相比，功能性近红外光谱技术具有更高的时间分辨率和便携 性，且对被试者无需特殊要求，适用范围更广。
2、术中监测：功能近红外光谱技术在手术过程中可以对患者的生理状态进 行实时监测，如监测患者的血液氧合情况、局部脑组织血流量等，从而指导医生 及时调整手术方案。
3、病情评估：功能近红外光谱技术还可以用于评估病情的严重程度和发展 趋势，如评估烧伤患者的烧伤程度和愈合情况，为医生制定治疗方案提供依据。
四、近红外光谱技术的前沿进展
脑部活动的光学成像技术
脑部活动的光学成像技术人类对于脑部的探索已经有数百年的历史，随着科技的不断进步，专家们在不断研究中发现，光学成像技术在神经科学领域中有着广泛的应用前景。
随着这一技术的不断发展，脑部活动的光学成像技术已经成为了目前领先的一种神经科学研究手段。
本文将简要介绍脑部活动的光学成像技术的基础原理、应用现状以及未来的前景。
基础原理脑部活动的光学成像技术是通过观察脑部活动期间血流量的变化来确定神经元活动的位置。
脑部中的神经元会随着血流量的变化在大脑皮层上留下痕迹。
这使得神经科学家可以利用光学成像技术来检测大脑表面的血流量变化，从而得到神经元活动的相关信息。
脑部活动的光学成像技术包含多种技术。
其中一种常见的技术是功能性近红外光（fNIR）成像，它通过测量氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的含量变化来检测血液流动。
这一技术可以通过头皮来观察光线的传递，使其具有极高的可靠性和复现性。
另外，还有一种叫做脑电图（EEG）光学成像技术，这种技术通过在头皮上放置电极来测量电活动。
这些电信号会被转换为图像，从而识别活动的区域。
应用现状脑部活动的光学成像技术因其非侵入性、可重复性和精确性而被广泛应用于神经科学研究领域。
例如，研究表明，受害者在暴力事件后的脑部活动与未受害者存在显著差异。
在这种情况下，利用磁共振成像（MRI）技术等非侵入性技术难以快速准确的捕捉到这种变化，而光学成像技术则具有很好的表现。
此外，随着光学成像技术的发展，研究人员们也在开发更为精确的成像技术。
最近，研究人员们利用红外显微镜技术研究单个神经元活动，通过使用非常灵敏的仪器来测量神经元活动中的微小变化。
未来前景脑部活动的光学成像技术进入了飞速发展的时期。
未来，这种领先技术将会愈加精准，使得我们可以更清晰地观察到脑部局部的活动，以及更好地理解大脑的复杂任务。
与此同时，对于脑部活动障碍的研究也将更为精准和针对性。
由于光学成像技术具有非侵入性和精确性的特点，因此在未来，它可能会被广泛地应用于精神分裂症等临床研究的领域。
近红外光谱脑功能成像技术
近红外光谱脑功能成像技术
近红外光谱脑功能成像技术是一种能满足脑科学基础研究和临床应用要求的脑功能成像技术。
其基本原理是，人体组织中的血氧含量会随人体代谢活动而变化，血氧含量的变化会引起组织光学特性的变化。
而脑组织中的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白对600-900nm波长的近红外光吸收率存在差异特性，因此可以使用近红外光照射人体组织并检测出射光强。
在入射光强已知和出射光强可测的情况下，根据Beer-Lambert定律，可以实时、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。
这就是近红外光谱脑功能成像技术技术的原理。
现在，近红外光谱脑功能成像技术已经与脑电图（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。
近红外光谱成像在医学诊断中的现状和发展
近红外光谱成像在医学诊断中的现状和发展近红外光谱成像技术(Near Infrared Spectroscopy Imaging, NIRS)是一种新兴的可视化医学成像技术，它可以通过近红外光源和检测仪器采集物体发出的反射、散射光，并生成对应的光谱图像，以便医疗工作者分析和诊断疾病。
这种技术因其非侵入性，低成本和高精度受到高度重视，并被广泛应用于医学领域的各种研究中，希望能够为现代医学提供更好的筛查、评估和治疗方法。
本文将全面介绍近红外光谱成像技术在医学诊断中的现状和未来发展。
一、近红外光谱成像技术的原理和特点近红外光谱成像技术是在近红外波长范围内进行的。
人体、生物组织和细胞等物体在近红外光的照射下，将会吸收一部分光线，也将出现反射和散射。
近红外光谱成像技术依靠高能量和高精度的光源照射物体，并用高密度的探测器在不同时间和位置同时收集散射的光，从而使得成像具有良好的时空分辨率。
与其他医学成像技术不同的是，近红外光谱成像技术是无创伤、非侵入式和简单易行的诊断方法。
其另一个优势在于它可以直接定量地测量生理参数和病理变化，具有高区分度和高精度。
这些优势使得近红外光谱成像技术在神经科学、内科学、妇科学、外科学、肿瘤学等领域里有着广泛的应用价值。
二、近红外光谱成像技术在神经学中的应用神经学是近红外光谱成像技术的主要应用领域之一。
从功能性脑成像技术的角度看，NIRS在“脑血流耦合”现象研究中拥有优秀的应用特性。
例如，在老年人失忆方面的研究中，研究者对40名正常人和38名阿尔茨海默氏症患者同步采用动态同时用NIRS和MRI技术脑血液流量研究，得出结论在左侧内侧颞叶海马区域和左侧枕叶区颞顶结合区有统计学显著差异结果。
这些研究发现，通过多次脑成像获得的数据，亟需进行扩大样本量，这将使得近红外光谱成像技术应用于神经科学中的难度更加降低从而更深入的研究领域。
三、近红外光谱成像技术在妇科学中的应用妇科领域是近红外光谱成像技术的另一个重要应用领域。
近红外荧光散射断层成像的研究进展
近红外荧光散射断层成像的研究进展
宋小磊;白净
【期刊名称】《国际生物医学工程杂志》
【年(卷),期】2005(028)002
【摘要】近红外荧光光学断层成像(FODT)是以合适的荧光探针作为标记物或对比剂,用特定波长的红光激发荧光染料,使其发出波长长于激发光的近红外荧光,通过测量媒质边界处有限点的荧光强度,考虑光子在组织中传播的散射特性,来重建出组织
内部的荧光光学特性的分布图像以及组织光学参数.这种成像方式具有无电离辐射、染料稳定、可长期监测和设备简单、成本低等优点,在肿瘤检测、基因表达、蛋白
质分子检测和药物受体定位等方面有着很大的应用潜力.在给出近红外荧光散射断
层成像典型系统的基础上,详述了近红外荧光在组织中的频域传播模型和重建算法;
介绍了两家研究机构在此领域的研究进展;讨论了将该成像方法应用于临床的进一
步的发展方向.
【总页数】6页(P70-75)
【作者】宋小磊;白净
【作者单位】100084,北京,清华大学生物医学工程系;100084,北京,清华大学生物
医学工程系
【正文语种】中文
【中图分类】R445
【相关文献】
1.非接触式近红外荧光断层成像中光在自由空间中的传播模型及验证 [J], 姚俊杰;胡刚;白净
2.近红外荧光成像技术在外科手术中的研究进展 [J], 刘丹丹; 罗林
3.近红外二区有机荧光纳米探针构建及手术导航研究进展 [J], 许大壮;潘金韬;陆治香;刘刚
4.近红外二区有机荧光纳米探针构建及手术导航研究进展 [J], 许大壮;潘金韬;陆治香;刘刚
5.近红外二区荧光探针的设计及应用研究进展 [J], 黄艳芳;李子婧
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(近红外光扩散光学断层扫描).
Near Infrared Diffuse Optical Tomography(近紅外光擴散光學斷層掃描)AbstractNear-infrared (NIR) diffuse optical tomography (DOT) is a biomedical technique for imaging biological tissue that has currently been developed since 1990s. For its sensing mechanism, it has been widely accepted that NIR tomography offers a way to noninvasively quantify and monitor changes in tissue hemoglobin concentration and oxygen saturation simultaneously, as well as several other chromophores, such as water, lipids, and cytochrome-c-oxidase. The ability to noninvasively quantify these chromophores as a functional image is important for understanding physiological function and pathophysiological changes within tissues, especially for the diagnosis of malignant tumors.In this talk, we will introduce the work done at the Institute of Biomedical Engineering, NCU, to investigate and develop the NIR DOT imaging system in the past six years. Two generations of NIR DOT scanning and measurement devices, direct current and intensity modulation, using single rotating-source/detector mechanism have been developed. To reconstruct optical-coefficient (absorption and scattering) images, both forward and inverse computation schemes have been coded, and further enhanced for rapid computation and edge preservation. Experiments on the influencing factors such as the off-boundary, the contrast of inclusion, and the size ratio of inclusions (tumors) to background for one or two inclusions in a heterogeneous phantom were conducted and investigated. Recently, a dual-modality technique based on X-ray mammography is being developed for enhancing the spatial resolution of functional DOT images.BiographyDr. Min-Chun Pan (潘敏俊) received his Ph.D. degree in mechanical engineering from the Katholieke Universiteit Leuven, Belgium, in May 1996. In 1996, he was a senior researcher at the Sanyang Industry Corporation, and meanwhile, a junction associate professor at the Department of Forensic Science, Central Police University, Taiwan. After a two-and-half-year career in the industry, in 1999 he jointed the Department of Mechanical Engineering at the National Central University as an assistant professor. He has been an associate professor and full professor with both the Mechanical Engineering Department and the Institute of Biomedical Engineering since 2003 and 2007, respectively. Dr. Pan’s primary interests are in the areas of biomedical signal processing, sensing technology, machine fault diagnostic system, and opto-mechatronic instrument design, etc.。
磁共振功能成像DWI
磁共振功能成像DWI作者：郭兴华来源：印象v影像转载：磁共振功能成像（2）——磁共振扩散加权成像（DWI）磁共振扩散加权成像（DWI）磁共振扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI），是一个成熟的技术了，在早期脑梗死、在疾病鉴别诊断中的应用早已为临床医师所熟知。
今天简单介绍一下弥散加权成像的简单原理，临床应用价值。
扩散，是水分子运动的一种方式。
在自由水中，它遵循布郞运动规律。
但是在生物体内，水分子的扩散受周围局部环境的影响，如热梯度差别、大分子蛋白、细胞外间隙等，都会影响水分子扩散的速度和范围。
在扩散加权成像中，我们常常会看到影像报告中两个描述参数，一个是ADC，它反应水分子在生物组织中扩散运动的速度和范围，它是利用两个不同的外加梯度场，根据同一部位水分子扩散的差异来计算出来的。
另一个重要参数是b值，叫扩散敏感因子，反映水分子对外加梯度场的敏感程度，MRI中水分子的扩散敏感性随着b值的增加而增加。
一般DWI有两组图像，一组是DWI图，一组是ADC图，两者结合起来分析才能做出正确的诊断。
目前，随着磁共振成像设备的不断改进，各厂商先后推出了高清扩散，图像质量明显提高。
图1，正常脑组织DWI/ADC图图2，常规DWI和高清扩散对比DWI在临床上的应用，主要是超早期脑梗死、囊性病变的鉴别诊断、良恶性肿瘤鉴别诊断等方面。
1、超早期脑梗死：是指脑缺血发生6个小时以内，这个阶段，如果及时恢复血供，神经细胞的损伤是可逆的。
超早期脑梗死，脑细胞缺血缺氧造成细胞毒性脑水肿，也就是细胞膜上钠钾泵功能受损，细胞外水分子向细胞内移动，而细胞内水分子扩散较细胞外是受限的，此时ADC值降低，在DWI上表现为高信号。
和常规MRI成像相比，DWI最早在30分钟到60分钟就可以检出病变，而MRI的T2WI一般在3-4小时才能检出；和CT相比，更具优势，CT一般需在24小时以后才能有所表现。
所以，DWI可以做为缺血性脑卒中的首选影像检查方法。
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磁 共 振 辅 助 的近 红 外 扩 散 光 学 断 层成 像
陈 睿 ， 佳妮 ， 皋军 春晓 ， 王 吴 滕
（． １ 南京航空航天大学 生物 医学工程 系 ， 江苏 南京 ２ 东南大学 附属 中大 医院放射科 ， ． 江苏 南京 ２０１ ； １０ ６ ２００ ） １０ ９
Ｐ ＣＳ ０ ．９ Ｆ ， ７ ６ ．一 Ａ ： ７ ７ ． ｃ ０ ．０ Ｊ
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摘要 ： 将大脑磁共振 Ｔ 加权像分 割为头皮、 １ 头骨 、 脑脊液、 灰质和 白质 ， 并生成分层体 网格． 利用具 有大脑解剖 结构 信息的分层体 网格建立近红外扩散光 学断层 成像 前 向光学模 型和实现功能重建 ， 可以避免 目前 所使用 的半球 头模 或 图谱头模空 间定位不准 的问题 ， 解决 图像重建过程 中所解方程 的欠定 性和病 态性． 在棋 盘格 旋 转视 觉刺 激及 扩 张视觉刺激实验 中， 基于磁共振 图像 的扩散光学 断层成像 重建 的含 氧血 红蛋 白图像 具有更高 的空 间分辨 率及 定位
ｔｅｖｓ ａ ｘ ｅｉ ｎｓｏ ｏ ｎｅ—ｌｃ ｗｉｅｗｅ ｇ ｔ ｌｓａ ｄｅ ｐ ｄｎ ｎ ｔ ｌｓ ｈ ｆ ｓ ｐｉａ ｏ ｇａ ｈ ｈ ｉｕ ｅ ｐ ｒ ｌ ｍｅ ｔ ｆｃ ｕ ｔｒｃｏ ｋ ｓ ｄ ｅ ｓ ｍｕｕ ｘ ａ ｉｇｒ ｇ ｓ ｍｕｕ ，ｔｅｄ ｆ ｅｏ ｔ ｌ ｔｍｏ ｒｐ ｙ ｉ ｎ ｎ ｉ ｉ ｉ ｕ ｃ
第 ３ 卷 第 ５期 １ ２１ ０ ２年 １ ０月 文 章 编 号 ：０ １ ０ ４ ２ １ ） ５— ４ ５—０ １０ —９ １ （ ０ ２ ０ ０ ２ ６
红 外 与 毫 米 波 学 报
Ｊ Ｉ ｆａ ｅ ｉｌｍ ． Ｗ ａ ｅ ． ｎ ｒ ｄ Ｍ ｌｉ ｌ ｖｓ
Ｖｏ１ ３１，Ｎ ｏ． ． ５
精度．
关 键 词： 图像分 割； 网格 ； 共振 成像 ； 体 磁 扩散 光学断层 成像 中图分 类号 ：４ ４ ０ ３ 文献标识码 ： Ａ
Ｍ ＲＩ ａ ｄ ｄ ｄ ｆｕ ｅ ｏ ｔｃ ｌｔ ｍ ｏ ｒ ｐ ｙ — ｉ ｅ ｉ ｓ ｐ ｉａ ｏ ｇａ ｈ
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