光学近红外脑功能成像系统原理介绍PPT课件
BrainScan近红外脑功能成像系统
# Data Analysis# Clinical research - adults 離 Neur odevelopment# Neurocognition - adults# Neonatal and pediatric reserach 參 Hardware Development # Multimodal Monitoring研究热点领域(数据来自国际fNIRS 学会)* BrainScan 所测激活功能区映射实例图近红外光谱技术的工作原理是通过光学探头贴附头皮,发射和接收多个波长的近红外光, 进而测量出氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度变化,实现对大脑皮层功能活动的监测。
北京心灵方舟科技发展有限公司研发 推出国内首套具有自主知识产权的 BrainScan 近红外光谱脑功能成像系统, 达到了国际同类产品的先进水平,填补了 国内空白。
fNIRS 探测原理光路图安全友好的光学脑功能成像新技术近年来,脑成像技术成为认知神经科学方 面研究的新宠。
作为光学脑成像技术之一的近红 外光谱技术,具有实时和非侵入性,时间精度 高,灵活,易用,低成本等优点,没有受试者限 制和使用场景限制,被认为是一种极具潜力的安 全友好的脑成像技术,对现有的fMRI 等技术是一 个非常有益的补充。
该产品采用模块化设计,采用高性能光电 元器件,具有高导联、高敏感度、高稳定性的 特点。
Br ainScan 继承了fNIRS 技术的优点,同 时针对实际应用需求进行开发,拥有多种配置 供用户选择,满足教学、科研、临床不同需 求。
近红外光谱脑功能成像是一种全新的基 于血氧的经颅光学成像技术,良好的时空间 分辨率,没有受试者限制和使用场景限制, 所以尤其适合特殊受试群体(儿童、老人、 病人等)和真实情境下(课堂、运动训练、 社会交互)的脑科学研究。
BrainScan 有可选的便携性配置,且不 受环境中的电磁干扰,可以进入社区或医院 为老年人尤其是行动不便的老年人服务,测 量可以在亲和的使用环境中由家人陪伴完 成。
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。
红外热像仪成像原理ppt课件
值,这种系统可以作为无损检测仪器,但是有效距离比较短。
非测温型红外热像仪,只能观察到物体表面热辐射的差异,这种系统可 以作为观测工具,有效距离比较长。
带温度信息的热图像
不带温度信息的热图像
编辑版pppt
10
名词解释
红外探测器: 红外探测器是将不可见的红外辐射转换成可测量的信号的器件,是红
单击此处编辑母版副标题样式
编辑版pppt
22
感谢亲观看此幻灯片,此课件部分内容来源于网络, 如有侵权请及时联系我们删除,谢谢配合!
23
非均匀性校正是指有效降低探测器的响应率不均匀性,提高热像仪成 像质量的一种技术手段。经过非均匀性校正的热像仪成像画面均匀,鬼影 和坏点现象消失,成像效果得到明显改善,可大大提高热像仪的观察能力。
非均匀校正前
非均匀校正后
编辑版pppt
20
名词解释
补偿: 补偿也成为校正,是为了获得非均匀性校正所需的原始数据,从而得
热图像其实是目标表面温度ห้องสมุดไป่ตู้布图像。
如图:热图像可以分辨出物体表面的热辐射差异。
编辑版pppt
6
红外热成像原理
2. 红外热成像系统
热成像系统就是通过一系列光学组件和光电处理等技术,接受红外热 辐射,然后转换成人眼可以见的热图像,显示在屏幕上的整体系统。
编辑版pppt
7
红外热成像原理
3. 红外热像仪组成
红外热像仪基本工作原理为:红外线透过特殊的光学镜头,被红外探 测器所吸收,探测器将强弱不等的红外信号转化成电信号,再经过放大和 视频处理,形成可供人眼观察的热图像显示到屏幕上。方框图如下:
红外成像原理教学课件
疾病诊断
红外成像技术能够无创、无痛地 检测人体组织的温度和热分布, 辅助医生诊断疾病,如乳腺肿瘤 、甲状腺疾病等。
康复治疗
红外成像技术能够促进血液循环 、缓解疼痛、加速伤口愈合等, 在康复医学领域得到广泛应用, 提高康复治疗效果。
总结与展望
06
红外成像技术的发展历程和现状
红外成像技术的起源
自20世纪初,人们开始研究红外辐射的原理和应用,逐渐发展出 红外成像技术。
越好。
红外成像系统的性
03
能指标
分辨率和灵敏度
分辨率
分辨率是红外成像系统能够区分最小 温差的能力,通常以角度或像素表示 。高分辨率图像能够提供更丰富的细 节信息,有助于识别目标。
灵敏度
灵敏度是指红外成像系统在给定噪声 条件下能够检测到的最小温差或辐射 功率。高灵敏度的系统能够在低辐射 条件下工作,提高图像质量。
多光谱和超光谱成像
总结词
多光谱和超光谱成像技术能够提供更丰富的光谱信息,有助于区分不同类型目标、提高伪装识别能力和环境感知 能力。
详细描述
多光谱成像技术通过获取不同波段的红外辐射信息,能够区分不同类型目标,如生物目标、化学物质等。超光谱 成像技术则能够在更窄的波段内获取连续的光谱信息,提供更丰富的细节和特征信息,有助于提高对复杂环境的 感知和理解。
红外成像技术的实
05
际应用案例
军事领域的应用案例
目标检测与跟踪
红外成像技术广泛应用于军事侦察、导弹制导、无人机侦查 等领域,能够快速准确地检测和跟踪目标,提高军事行动的 效率和准确性。
夜视与导航
在夜间或低光照条件下,红外成像技术能够提供清晰的目标 图像,为军事人员提供可靠的夜视和导航支持,提高作战能 力。
红外成像原理42页PPT
文物鉴定
医学
军事
数据传输
8
红外成像的原理
一、红外线的特性 又称红外辐射,是指波长为0.78~1000
微米的电磁波。其中波长为0.78~2.0微米的 部分称为近红外,波长为2.0~1000微米的部 分称为热红外线,也就是我们熟悉的中远 红外光;
9
红外成像的原理
红外辐射普遍存在于自然界:
任何温度高于绝对零度的物体(人体、冰、 雪等)都在不停地发射红外辐射。
精确测量目
标与观察者 之间的距离
探测距离为1220米时的选通时序图
34
主动式红外成像系统
如何减小大气后向 散射影响?
选通技术
通过发射脉冲时序 配合,使变像管在接 收观察目标反射回来 的红外辐射时工作。
32
主动式红外成像系统
探照灯:短脉 冲红外激光
+
红外变像管: 加选通电极
33
8微秒
脉冲光源 照明输出
后向散射辐射 目标反射辐射
减少大气后 向散射对红 外图像对比 度和清晰度
的影响
选通脉冲
1~2.5
3~5
8~14
12
红外成像系统
红外成像系统
主动式红外成像系统 (红外夜视仪)
利用不同物体 对红外辐射的 不同反射
被动式红外成像系统 (红外热像仪)
利用物体自 然发射的红 外辐射
13
被动式红外成像系统
红外热像仪
自然界中,一切物体都可以辐射红外线, 因此利用探测仪测定目标的本身和背景之 间的红外线差并可以得到不同的红外图像, 热红外线形成的图像称为热图;
荧光屏
电子光学系统
通常变像管的光阴极采用对近红外敏感
(0.8~1.2um)的银氧铯光敏层,电子光学部
第六课-红外成像原理PPT课件
红外辐射的倍频程比可见光宽:
倍频程:若使每一频带的上限频率比下限频 率高一倍,即频率之比为2,这样划分的每一 个频程称为1倍频程,简称倍频程。
可见光:0.38~0.78um,一个倍频程 红外线:0.78~1000um,商为1282=210,10个倍频程
.
15
二、红外辐射的基本概念
黑体
黑体的红外辐射率和吸 收率为1(客观世界不存 在),其意义体现在为衡 量自然物体的红外辐射和 吸收能力建立一个标准。
红外望远镜
军事观察
.
4
一、引言
气 象 预 测
红外云图
.
5
一、引言
Invisible radiation photography is often applied to the study of works of art as here in the painting La Madonna dell'Impannata by Raphael. Invisible radiation imaging reveals a much younger Saint John the Baptist sitting on Joseph's lap found beneath the surface of the visible painting (right). Images © Editech.
艺. 术鉴定
6
一、引言
红外感应开关
温度感应
红外测温仪
.
7
一、引言
数据传输
.
8
一、引言
医学成像
.
9
一、引言
红外线这 么有用啊!
天文
气象
军事
脑功能成像ppt课件
Байду номын сангаас
弥散加权成像
• 弥散加权成像(DWI) 是利用成像平面内 水分子扩散系数的变化来产生图像对比 的。扩散现象反映水分子的随机运动, 即布朗运动。
• 弥散减低时,DWI表现为高信号。 • 弥散增加时,DWI表现为低信号。 • ADC图
脑功能成像
脑功能成像(fMRI )
• 磁共振波谱分析(MRS magnetic resonance spectrum)
• 弥散加权成像(DWI diffusion weight imaging) • 磁共振灌注成像(PWI perfusion weight imaging) • 脑活动功能成像(functional imaging of the brain)
Cr/PCr
• Cr/PCr:化学位移为3.0和3.94ppm的共振 信号代表磷酸肌酸(PCr)和Cr。PCr为 细胸能量代谢的主要储能形式,1H波谱 可分析细胞能量代谢改变,多数情况下 Cr/PCr含量相对稳定。
1HMRS
• Lac:为糖酵解终产物,在糖酵解过程加 强时Lac增高,如肿瘤中,Lac增高反映 肿瘤组织无氧代谢增加和出现坏死。
• 临床1H-MRS不需增加磁共振硬件设备,且 MRI和MRS一次检查中完成,不需重新定位和 更换线圈。
1HMRS常用化合物化学位移
• ml 3.56 • Cr 3.03 • Cho 3.22 • Glx 3.77 2.05-2.45 • NAA 2.0 • Lip 0.9-1.44 • AA0.9 • Lac 1.33
DWI、ADC图
DTI
• DTI可以显示白质纤维束走行,反映白质 纤维束的病理状态及其与邻近肿瘤的解 剖关系。
近红外脑功能成像原理
近红外脑功能成像原理
红外脑功能成像是利用红外照射原理来检测人脑活动。
当人脑产生电脉冲时,可以用红外脑功能成像技术来检测温度变化,根据这些温度变化就能看出人脑活动的特征和状态。
当人脑活动的时候,血管里的物质会产生加热或冷却的反应,这就会改变人脑表面温度。
这种温度变化可以用温度传感器来检测,然后将它的变化映射成脑部功能的图片,从而看出人脑活动的特征及其状态。
红外脑功能成像可以清楚的显示出大脑活动的复杂性,而且它可以将行为更加清晰分期,可以用它来理解和反映不同活动和复杂行为状态,从而为临床精神疾病的研究提供重要的数据源。
随着技术的发展,红外脑功能成像的准确度和性能也有了很大的提升,扫描的速度更快,数据处理也更精确,可以做到毫秒级别的精确定位,从而帮助医生更准确的检测病变,实现更快捷精准的治疗。
光学近红外脑功能成像系统原理介绍.ppt
清晰介质
屏幕 / 探测器 屏幕 / 探测器
光源
光源
散射介质
B、成像的物理学基础
❖ 可见光:400-700nm ❖ 吸光物质:
▪ 血红蛋白 ▪水 ▪ 脂肪
❖ 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
❖ 介质透明度, T = I/Io ❖ 吸收系数, A = -log(I/Io)
❖ Beer-Lambert Law: ❖ A = [X] d
这里: d = I0 和 I之间的距离
=介质的吸收系数 (M-1 cm-1)
[X] = 生色团吸收浓度 (M)
D、穿透组织示意图
快(10 Hz左右)
Hb]、HbO、HbTot浓度
对测试环境要求比较低, 对被试亦无过高要求
1.2、当代脑功能成像技术
❖与其他技术对比
与EEG相比,它的空间定位能力更好。 与fMRI相比,它的时间采样率更好。
❖优势
• 可以实时观测 • 可以测到完整的生理信号,便于除噪。 • 应用范围广,方便可移动
❖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
认知心理学
运动感觉功能研究自Biblioteka 症学习/注意力障碍情感
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
两种血红蛋白在805nm 附近有一个等吸收点,
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 氧发生变化时HbO2和 Hb对光吸收的差动效应。
9
C、定量分析的计算原理
Beer-Lambert定律
介质透明度, T = I/Io 吸收系数, A = -log(I/Io)
Beer-Lambert Law: A = [X] d
这里: d = I0 和 I之间的距离
=介质的吸收系数 (M-1 cm-1)
[X] = 生色团吸收浓度 (M)
10
D、穿透组织示意图
在线客服,高效及时
深圳瀚翔官方网站已全新上线,产品分 类更加详细直观,无论在电脑上或者手 机上均可以得到很好的浏览体验,并且 配备了专门的在线QQ客服,及时解答您 的每一次咨询。
11
D、穿透组织示意图
Source Detector
d
Detector
表层
Fat
深层
Muscle
S-D间距对探测深度的影响
zmax zd 2 2d 4
成年人头前额部位各组织结构厚度
12
1.2、当代脑功能成像技术
fNIR
“Blobs” 1-10 cm3
快(10 Hz左右)
Hb]、HbO、HbTot浓度
对测试环境要求比较低, 对被试亦无过高要求
15
1.2、当代脑功能成像技术
与其他技术对比
与EEG相比,它的空间定位能力更好。 与fMRI相比,它的时间采样率更好。
优势
• 可以实时观测 • 可以测到完整的生理信号,便于除噪。 • 应用范围广,方便可移动
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。
16
1.3、光学近红外脑功能的应用领域
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
心理研究
决策
医疗
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
x10-3 2
1
oxy-Hb deoxy-Hb
0
-1
0 2 4 6 8 10 12 14 16
time in [s]
Kohl M ,.. , Dirnagl U. Phys. Med. Bio. 2000
6
神经活化
↓
代谢需求
↓
血流增加
↓
氧合血红蛋白的物理学基础
清晰介质
屏幕 / 探测器 屏幕 / 探测器
光源
光源
散射介质
7
B、成像的物理学基础
可见光:400-700nm 吸光物质:
血红蛋白 水 脂肪
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
8
B、成像的物理学基础
3
A、成像机制——神经血管耦合假说
针对神经-血管间的耦合关系,Roy和Sherrington 早在1890年就曾提出了一个非常著名的假说,“大 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”。
激活(b)与静息(a)两种生理状态下局部脑血流及血氧水平的变化 Roy C. W., Sherrington C. S..On the regulation of the blood supply of the brain. Journal of Physiology, 1890, 11: 85-108
品备件和易损件。
健全的培训制度
具有完善的服务保障体系,配备有足 够的、有相应资质的工程技术人员。 培训项目包括:硬件使用维护、一般 故障检修、软件系统的安装与使用等。
.
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 强大的销售团队,覆盖全国各地。欢迎 客户、经销商、渠道来电咨询,包括公 司发展近况、产品介绍、宣讲服务等。
4
Hemodynamic response function (HRF)
stimuli
Hemodynamic response
Canonical HRF
undershoot
0
8
5
16
24
32 s
典型的血氧响应函数(HRF)
刺激周期
D concentration [mM]
13
1.2、当代脑功能成像技术
近红外光学 成像技术
14
1.2、当代脑功能成像技术
fMRI vs fNIR
空间分辨率 时间分辨率 测量参数
测试环境
fMRI
8-27 mm3 慢 (1-2 sec)
血容量和O2消耗,BOLD信号
1)狭小的空间,且噪音太大。 2)孩子、ADHD等不能做被试
光学近红外脑功能成像系统
目录
一、光学近红外脑功能成像技术介绍
2
1.1、近红外脑功能成像技术概述
NIRS = functional Near InfraRed Spectroscopy 近红外光谱(NIRS)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 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信息。 探 测 的 主 要 生 理 参 数 : 组 织 中 吸 收 色 团 ( 如 HbO2、Hb、totalHb等)浓度变化。
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
其他领域
与其他技 术的结合
应用
与EEG结合 与PET结合 与MEG结合 与TMS结合 与fMRI结合
17
用户跟踪体系
我们的用户跟踪体系,保证了我们能够 根据您提供的故障描述,较准确的判断 故障的实质,并且制订出正确的处理方 法。迅速快捷地提供货物的备品备件, 保证使用方能够及时买到货物所需的备