近红外无损脑血氧检测技术
近红外光谱脑功能成像技术原理及价值探讨
近红外光谱脑功能成像技术原理及价值探讨近红外光谱脑功能成像技术(fNIRS)是一种监测脑活动的无创脑成像技术。
它通过测量脑内的血氧含量和血流量变化来反映脑区的代谢活动,从而揭示脑功能与行为之间的关系。
本文将对近红外光谱脑功能成像技术的原理和其在神经科学研究以及临床应用中的价值进行探讨。
首先,我们来了解近红外光谱脑功能成像技术的原理。
fNIRS技术基于光的穿透性,利用近红外光在组织中的透明度较高的特点,通过向头皮表面发送近红外光,再测量光线经过脑组织后的强度变化来推测脑区的活动状态。
这是因为脑区的代谢活动会导致血氧含量和血流量的变化,进而引起光线的吸收和散射发生变化。
通过利用多个近红外光探测器和发射器的组合布置,可以获得对特定脑区的功能连接性信息。
近红外光谱脑功能成像技术具有许多独特的优势。
首先,与传统的脑功能成像技术相比,fNIRS是一种无创技术,不需要插入探针或注射任何荧光剂。
这使得它可以用于研究婴儿和行动受限的人群,同时降低了对被试的不适感。
其次,fNIRS技术具有很高的时空分辨率,可以实时监测脑区的活动变化,对快速的认知过程和行为反应进行准确的测量。
此外,fNIRS技术可以进行长时间的监测,适用于研究脑区活动的稳定性和动态变化。
近年来,近红外光谱脑功能成像技术在神经科学研究领域取得了显著进展,并且在多个研究方向发挥了重要的作用。
例如,fNIRS技术可以用于研究神经可塑性和发展过程,探索儿童和青少年大脑的功能连接模式,以及青少年和成年人之间的差异。
此外,fNIRS技术还可以用于研究注意力、记忆、语言和情绪等高级认知功能的神经机制。
它提供了一种非侵入性的手段,帮助我们深入理解脑功能与行为之间的关系,为脑科学研究提供了全新的视角。
除了在基础科学研究中的应用,近红外光谱脑功能成像技术还具有临床意义。
近年来,fNIRS技术在神经精神障碍的早期诊断、康复和治疗中得到广泛应用。
例如,在脑卒中后恢复过程中,fNIRS可以用于评估患者的认知功能恢复情况,指导康复训练的个体化设计。
近红外光谱技术在新生儿脑组织氧合监测中的应用进展
近红外光谱技术在新生儿脑组织氧合监测中的应用进展2.出生缺陷与相关妇儿疾病教育部重点实验室610041摘要目前国外脑组织氧饱和度监测中广泛应用了近红外光谱技术(NIRS)。
该手术可持续测量区域组织氧饱和度的同时,还是一项无创技术。
但目前国内对近红外光谱技术在新生儿脑组织氧合监测中的应用研究较少,仅在国内部分三甲医院得到了应用。
基于此,本文通过对国内外相关研究文献进行综述,首先讨论了NIRS设备监测rSO2的原理;接下来讨论了NIRS设备监测在新生儿脑组织氧合中的应用,其中包括在先天性心脏病患儿以及缺氧缺血性脑病(HIE)患儿中的应用;再接着讨论了NIRS设备监测rSO2的局限性;最后讨论了NIRS监测rSO2的未来发展潜力。
期望以此丰富目前国内关于NIRS的理论研究,为该基础进一步的实践推广做出薄弱贡献。
关键词:脑组织氧饱和度;近红外光谱技术;新生儿前言机体进行进行代谢提供能量的前提条件就是充分的组织氧合状态。
作为重要的生命指标,血气分析和经皮氧饱和度监测仅可单纯的分析血液中的氧分压和肢端的小动脉血氧饱和度,而不能分析出器官组织含氧量[1]。
近红外光谱测定技术(NIRS)采用可吸收光线对氧合血红蛋白(HbO2)与还原血红蛋白(Hb)的吸收谱之间存在显著差异进行血液的氧合状态测量,以此评估血流及氧合代谢变化,该方法具有直接性、客观性、无创性及可持续性等特征[2]。
研究显示:经NIRS 测量的脑组织氧饱和度(rSO2)比SpO2更能客观评价新生儿脑组织氧合情况。
但目前国内对此NIRS的推广较少,仅在一些顶尖的三甲医院中的重症监护室有所应用。
基于此,本文首先讨论了NIRS设备监测rSO2的原理、应用、局限性以及未来发展潜力。
通过本文的研究,不但可以进一步为相关理论研究做出贡献的同时,为该技术的进一步实践推广做出贡献。
1NIRS设备监测rSO2的原理近年来,近红外光谱学作为一种监测脑灌注的方法重新引起了人们的兴趣。
近红外光谱脑功能成像技术原理及价值探讨
近红外光谱脑功能成像技术原理及价值探讨近红外光谱脑功能成像技术(fNIRS)是一种用于监测和研究大脑活动的非侵入性方法。
它利用近红外光对血红蛋白和氧合血红蛋白的吸收特性进行测量,从而实现对大脑血氧水平变化的监测,进而推断大脑活动。
本文将探讨fNIRS技术的原理、应用领域和潜在价值。
fNIRS技术的原理是基于光的散射和吸收。
当激光器发出的近红外光通过头皮、颅骨和脑组织后,一部分光将被散射回来,而另一部分光则会被脑内的血红蛋白和氧合血红蛋白吸收。
通过测量散射光和吸收光之间的差异,可以推断出血红蛋白和氧合血红蛋白的浓度,进而得知大脑的血氧水平变化。
作为一种非侵入性技术,fNIRS具有许多优势。
首先,它可以在自然环境中进行实验,不需要特殊的实验室条件。
其次,fNIRS设备相对便携,可以实施移动性和实时性的监测,使得研究者能够更好地研究人类行为和认知过程。
此外,fNIRS对光线的吸收能力使得其能够穿透头皮和颅骨,直接观察到脑组织的活动,提供了一种新的研究大脑活动的方式。
fNIRS技术在许多领域中有着广泛的应用。
在神经科学领域,研究者利用fNIRS技术可以探索大脑在执行各种认知任务时的活动模式,如记忆、学习和语言。
此外,fNIRS还可以用于研究神经发育障碍、脑损伤和神经精神疾病等疾病的诊断和治疗。
在运动科学领域,fNIRS可以被用于研究肌肉疲劳、运动控制和协调等方面。
此外,fNIRS还有着广泛的应用前景,如心理学、教育学、人机交互等。
fNIRS技术的应用价值不仅体现在研究领域,还可以辅助临床医学和生物工程的发展。
在临床医学方面,fNIRS技术可以用于监测脑功能,帮助精神疾病和神经科学疾病的诊断和治疗。
例如,在中风后的康复过程中,fNIRS可以提供及时有效的脑功能监测,辅助康复治疗的指导。
在生物工程领域,fNIRS技术可以与其他成像技术相结合,如功能性磁共振成像(fMRI)和电生理学,从而提供更全面准确的大脑活动监测和分析。
近红外光谱成像技术在脑功能研究中的应用
近红外光谱成像技术在脑功能研究中的应用近红外光谱成像(Near-Infrared Spectroscopy, NIRS)是一种非侵入性的生物医学技术,通过测量近红外光在组织中的散射和吸收来研究生物体的功能活动。
近年来,NIRS在脑功能研究中的应用越来越受到关注,成为了一种重要的研究手段。
NIRS技术的原理是基于近红外光在组织中的特性。
近红外光的波长范围在700到1000纳米之间,这个波长范围的光能够穿透头皮和颅骨,进入大脑组织。
在组织中,光会被血红蛋白和细胞色素等色素吸收,同时也会被散射。
通过测量光的强度变化,可以推断出组织中的血氧水平和血流量等生理参数,从而研究脑功能活动。
NIRS技术在脑功能研究中的应用非常广泛。
首先,NIRS可以用于研究脑血氧水平的变化。
脑血氧水平是衡量脑功能活动的一个重要指标,当脑区活动增加时,该区域的血氧水平会增加。
通过NIRS技术,可以实时监测脑血氧水平的变化,进而研究脑功能的激活模式和神经网络的连接。
其次,NIRS还可以用于研究脑血流量的变化。
脑血流量是脑功能活动的另一个重要指标,它反映了脑区的代谢需求。
通过NIRS技术,可以测量脑血流量的变化,进一步了解脑功能活动的机制和调控方式。
此外,NIRS还可以用于研究脑电活动和脑功能连接。
脑电活动是脑功能活动的电生理表现,通过NIRS技术可以与脑电图(Electroencephalography, EEG)相结合,研究脑电活动与脑血氧水平的关系。
同时,NIRS还可以通过测量不同脑区之间的血氧水平变化,研究脑功能连接的模式和机制。
值得一提的是,NIRS技术具有一些优势。
首先,它是一种非侵入性的技术,不需要使用放射性物质或者注射药物,对被测对象没有任何伤害。
其次,NIRS技术具有较高的时间分辨率,可以提供实时的数据,对于研究脑功能的动态变化非常有帮助。
此外,NIRS技术还具有较好的空间分辨率,可以测量不同脑区的血氧水平变化,从而揭示出脑功能活动的局部特征。
NIRS应用于组织血氧无损监测,开启中国脑氧监测新篇章!
NIRS应用于组织血氧无损监测,开启中国脑氧监测新篇章!此前,国内临床上检测脑血氧饱和度多通过在颈动脉和颈静脉埋置导管,不定期采集颅内血样,然后将血样放置于血气分析仪内进行检测。
这种侵入式的检测方式一方面有较大的出血风险,由于是动脉插管,尤其是对于中老年人,如果止血不到位可能造成体内出血;另一方面,通过有创采血进行检测,只能在某些时间点进行数据采集,不能作为监护手段进行脑氧实时监测。
而事实上,已经有研究表明,对脑血氧状况进行实时监测并及时干预,可以降低术中或术后患者发生脑中风的概率,并且可以缩短患者在重症监护室以及在普通病房的住院时间等。
之后临床上开始应用指端脉搏可无创、连续、实时监测全身动脉血氧饱和度,此法不受开颅手术影响,颅内有无特殊情况,只要脉搏搏动正常即可测量,但是也有局限性,指端脉搏监测反映全身动脉氧供应,不能直接反映局部组织血氧情况,同时对于低体温、低血压、低灌注或停循环等条件下无法测量。
随着科学技术的发展,光以及光电转换技术在各领域已经有效地得到广泛的应用。
利用近红外光谱法(NIRS:Near Infrared Spectroscopy),根据血红蛋白在该波段下的吸收特性来无创检测脑功能的研究、探索将来实现光CT的可能性,在日本、美国已经开展起来并取得了不少成绩。
这是将先进光电技术运用于生物医学工程研究的一个极有意义的尝试。
另一方面商界也利用该技术推出相应高科技的医疗仪器,应用于手术室(尤其是体外循环的开胸手术)、神经内外科、妇产科、药物疗效检测、脑功能研究、中老年医学科等多方面。
此前,国外已经有利用近红外光谱技术无创检测脑血氧饱和度的设备,但相关产品直到在2010年后才获准进入中国,且售价非常昂贵。
同期国内脑氧技术迅速发展,由清华大学生物医学工程系发明的新型NIRS设备,使用SRS算法,基于光子慢射方程解析,即分析近红外光与具高散射特性的脑组织之间的相互作用设备EGOS-600系列近红外组织血氧参数无损监测仪,该设备已应用于麻醉、新生儿、ICU、神外等重要科室。
基于光谱学的近红外脑功能成像技术研究
基于光谱学的近红外脑功能成像技术研究在神经科学研究中,脑功能成像技术是一项重要的研究手段。
而基于光谱学的近红外脑功能成像技术 (Near-infrared spectroscopy, NIRS) 是一种非侵入性、安全性较高的脑功能成像技术。
近年来,NIRS 逐渐成为研究脑功能和神经健康状况的一种重要手段。
本文将详细介绍 NIRS 技术的原理、特点以及在脑功能研究方面的应用。
一、NIRS 技术原理1、光学法NIRS 技术利用光学法的原理,通过透过头皮和颅骨的近红外光信号来测量脑组织内血氧浓度的变化。
红外光波长长于可见光,能够穿透头皮、颅骨和脑组织较浅层,达到脑皮层深度的1~2cm,可探测到皮层和下皮层脑区域的血氧浓度变化。
2、血红蛋白和氧合血红蛋白NIRS 技术主要测量血红蛋白和氧合血红蛋白对近红外光的吸收,并结合 Lambert-Beer 定律,计算血红蛋白和氧合血红蛋白比例的变化。
当脑区域代谢活跃时,血供将增加,导致血红蛋白和氧合血红蛋白浓度比例的变化。
这种变化可以测量脑活动的代谢需要,并提供比较准确的血氧水平和脑功能活动的信息。
二、NIRS 技术特点1、非侵入性相比其他成像技术如 EEG 、fMRI,NIRS 可以说是非侵入性的。
被试者无需戴上电极或被送入磁共振扫描器。
它只在脑区域表面透过近红外光进行照射和检测,无需伤害头皮和大脑组织。
2、高时域分辨率NIRS 技术具有很高的时域分辨率,可以快速获取到脑区域血氧水平和代谢需要的信息。
其时间分辨率概略为秒级,比 fMRI 要快很多。
3、安全NIRS 技术不产生任何电磁干扰,无需使用昂贵的设备,且环境影响极少。
NIRS 使用的红外光波长也是安全的,不会给被试者带来任何身体或视觉上的不适。
三、NIRS 技术在脑功能研究中的应用1、神经原理在劳动记忆任务中,通过 NIRS 技术可以探测到额叶和顶叶的血氧水平的增加。
同时,不同的神经调节机制也 can be 利用 NIRS 技术进行研究,如反馈机制、社交互动、情绪和注意等。
清华大学科技成果——近红外组织血氧参数无损监测仪
清华大学科技成果——近红外组织血氧参数无损监测仪成果简介氧是维持人体正常生命活动的最重要物质之一。
人体组织只有得到充足的氧供应并保持正常的氧合水平,才能实现正常的生理功能。
如果组织供氧、供血不足,就会引发缺氧,长时间的缺氧可危及生命。
例如,临床上因脑损伤致死的人群中,脑缺血缺氧的比例高达90%。
因此,实时监测人体组织的氧合状况,并据此采取有效措施以防止缺氧,具有重要意义。
目前临床上常用有创血气分析和脉搏血氧饱和度监测两种方法间接评定氧合。
但前者有创,操作难度大,成本高,无法连续监测;后者得到的是动脉血氧饱和度,很多情况下不能反映人体局部组织(如大脑皮层)的氧合状况。
为克服现有方法的上述缺点,我们采用近红外光谱技术,可实现人体局部组织氧合状况,特别是人体组织氧饱和度的无损、实时、连续监测,很好地反映组织氧合水平。
清华大学经过十余年的理论研究和临床实践,已在本领域取得了很好进展,研制成功了具有独立自主知识产权的“TSAH-100型近红外组织血氧参数无损监测仪”。
该仪器已获得医疗器械注册证,并在国内占有80%以上的市场份额。
该技术和仪器已应用于新生儿医学、整形外科、手术监护、运动功能评定等多个领域,已测试2000余例受试者。
课题组及合作单位已发表相关学术论文80多篇,其中SCI收录20篇,已授权1项国际专利和5项国家发明专利。
技术指标(1)可无损、实时、连续监测组织的氧饱和度,检测误差不超过3%;(2)测量结果可上传到PC;(3)仪器净重3.5kg,便于携带。
应用说明该仪器对人体完全无损,使用时将探头固定在待测组织对应的体表,开机测量即可。
现有主要应用领域包括:(1)新生儿医学:无损、实时监测新生儿脑组织氧饱和度,并及时发现脑缺氧。
(2)手术监护:体外循环手术中监测患者脑组织氧饱和度,预防因缺氧造成脑损伤。
(3)整形外科:皮瓣移植术后的血运监测,及时发现血管吻合不畅等问题。
(4)运动医学:骨骼肌有氧代谢功能评定,为运动员选材、训练效果评定等提供参考。
近红外成像技术在脑功能研究中的应用
近红外成像技术在脑功能研究中的应用随着医学研究和技术的不断发展,近红外成像技术成为了一种用于研究脑功能的重要方法。
该技术可以通过观察血液氧合水平的变化来探测人脑活动,具有非侵入性、高时空分辨率、成本较低等优点。
技术原理近红外成像技术是基于光强度变化的原理进行的。
脑部局部血流量增加,由于血色素的吸收和散射变化,会造成局部血氧水平的变化,增加的血液将光反射或散射。
在近红外波长范围内的光可以穿透头皮和颅骨,到达脑表面,检测器再度量被血液吸收的光量从而获取被照射区域的血液氧合水平。
因此,通过测量头皮表面处的近红外光信号来检测脑内神经元活动。
技术特点近红外成像技术具有很多优点。
首先,该技术可以进行实时成像,随时显示脑部对某种刺激的反应。
其次,它可以探测脑的表面和深度,能够检测到区别于传统脑电图、磁共振成像等技术无法准确描绘的脑活动。
此外,该技术非侵入性,可以在长时间和多次检测等情况下使用,成本相对较低。
技术应用与进展近红外成像技术的应用十分广泛,包括对儿童语言、学习、情感和行为等方面的研究,以及对大脑脑神经衰退、血液循环病和癌症等疾病的检测。
此外,该技术还可用于研究特定人群的心理和行为变化,或者用于评估新药的疗效。
近年来,该项技术不断取得了突破性的进展。
例如,近红外成像技术可用于检测慢性疼痛患者和神经病,以及检测儿童自闭症。
2018年,日本研究人员发现,通过使用近红外成像技术,可以探测到人脑的偏好和抉择,从而更好地理解人类决策行为和认知过程。
技术前景近红外成像技术目前仍在发展,其应用前景非常广阔。
它已成为研究人类脑功能和行为的重要技术,可以更容易地评估认知功能和反应时间。
未来,该技术还可用于研究更复杂的行为学问题,例如社交互动和创造力等。
此外,该技术为神经系统疾病的研究和治疗提供了更多的思路和可能,例如中风、癫痫和阿尔茨海默病等。
因此,尽管技术本身仍存在着一些局限性,但近红外成像技术已成为脑功能和行为研究领域的重要技术之一。
近红外光谱技术用于运动和运动想象时大脑皮质血氧反应监测的研究
t e mo i r r s l u n v me t a d mo o ma e y we e sait a l in f a t d f r n . h n t e u t d r g mo e n n t r i g r r tt i l s i c n i e e t o s i sc y g i f Co c u i n Moo i g r a d x r ie c n f ce t c u e n r a ig f b o d x g n au ain f c r b a n l so : t r ma e y n e e cs s a ef in l a s i c e sn o l o o y e s tr t o e e r l i y o c d x a d i r v h o r s o d n e in l c rb a l o x g n s p l . o e n mp o e t e c re p n i g r go a e e r l b o d o y e u py
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临床 研 究 ・
近红外光谱技术用于运动和运动想象时 大脑皮质血氧反应监测的研究每
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《2024年近红外光谱技术监测新生儿脑组织氧合的临床研究》范文
《近红外光谱技术监测新生儿脑组织氧合的临床研究》篇一一、引言随着医学技术的不断进步,新生儿脑部健康监测已成为临床医学的重要课题。
近红外光谱技术(NIRS)作为一种非侵入性、无创的监测手段,被广泛应用于新生儿脑组织氧合的监测。
本文旨在探讨近红外光谱技术在新生儿脑组织氧合监测中的临床应用及效果。
二、研究背景近红外光谱技术基于光学原理,利用特定波长的近红外光照射到生物组织表面,通过分析光线的反射和吸收信息,来评估组织内部的氧合状态。
在新生儿医学领域,近红外光谱技术可应用于脑部氧合的实时监测,有助于及时发现并处理脑部缺氧等问题。
三、研究方法本研究选取了本院近一年内收治的若干例新生儿作为研究对象,采用近红外光谱技术进行脑组织氧合监测。
具体方法如下:1. 仪器准备:使用具有近红外光谱技术的监测仪,确保仪器正常工作,无误差。
2. 监测部位:在新生儿的头部选择合适的部位进行监测,确保光线能够准确照射到脑组织。
3. 数据采集:连续监测新生儿脑组织氧合情况,记录数据并进行分析。
4. 对照组设置:为便于比较分析,选择同期未采用近红外光谱技术监测的新生儿作为对照组。
四、研究结果1. 数据结果展示:通过对实验组新生儿的数据进行统计,我们发现近红外光谱技术可准确监测新生儿脑组织氧合情况,并能实时反映脑部缺氧等变化。
同时,我们将实验组与对照组的数据进行了对比分析,发现实验组在发现和处理脑部缺氧等问题上具有明显优势。
2. 结果分析:近红外光谱技术可有效监测新生儿脑组织氧合情况,有助于及时发现和处理脑部缺氧等问题。
此外,该技术具有非侵入性、无创的特点,可减少对新生儿的干扰和损伤。
与对照组相比,实验组在处理脑部缺氧等问题时具有更高的效率和准确性。
五、讨论本研究表明,近红外光谱技术可有效监测新生儿脑组织氧合情况,为临床医生提供了重要的参考信息。
通过实时监测新生儿的脑部氧合情况,医生可以及时发现和处理脑部缺氧等问题,从而降低新生儿脑部损伤的风险。
《近红外脑组织血氧监测仪参数测试方法》团体标准
《近红外脑组织血氧监测仪参数测试方法》团体标准=======================1. 测试环境与设备----------1.1 测试环境测试环境应满足如下要求:* 温度:20°C - 30°C* 相对湿度:30% - 70%* 电磁干扰:测试环境中应无明显的电磁干扰源。
1.2 测试设备测试设备应包括以下部分:* 近红外脑组织血氧监测仪* 校准用标准物质(如标准透射率片、标准反射率片)* 信号发生器及调制解调设备* 数据采集与分析设备(如光谱仪、示波器、计算机等)* 计时器或时间控制器2. 外观与结构检查------------2.1 外观检查外观检查应包括以下内容:* 仪器表面无明显划痕、凹陷、锈蚀等现象。
* 仪器标识清晰、正确,包括型号、规格、生产日期等。
2.2 结构检查结构检查应包括以下内容:* 仪器结构紧凑,部件连接牢固,无明显松动或变形。
* 光学系统(包括光源、光路、探测器等)无明显杂散光和反射现象。
* 电路板布局合理,元器件排列整齐,焊接质量良好。
3. 性能参数测试-----------3.1 测试准备在进行性能参数测试前,应对仪器进行预热,确保仪器达到稳定工作状态。
同时,应准备足够的测试样品(如不同材质、厚度、反射率的薄膜或片材)。
3.2 性能参数测试项目与方法性能参数测试项目应包括以下内容:* 光谱范围与分辨率测试:使用标准光谱仪测量仪器光谱范围,并通过光谱扫描得到仪器光谱分辨率。
* 灵敏度与线性度测试:使用标准反射率片或透射率片,测量仪器在不同反射率或透射率下的输出信号值,并绘制输出信号与反射率或透射率的关系曲线,评估线性度。
近红外脑功能成像
近红外脑功能成像近红外脑功能成像(Near-Infrared Spectroscopy,NIRS)是一种非侵入性的脑成像技术,通过测量脑组织中血流和氧合血红蛋白/脱氧血红蛋白比率的变化来反映脑活动。
它有着许多优点,如安全性高、移动性强、实时性好等,因此在研究脑功能以及相关疾病方面有着广泛的应用前景。
近红外脑功能成像是基于光学原理的。
在脑部发生活动时,血液供应将发生变化,脑组织的血液含有氧的比例也会有所变化。
NIRS使用两个或多个光源波长(通常是近红外光),通过头皮组织透射的方式,发射光穿透脑组织,并在接收器上测量经过脑组织透射而回到皮肤表面的光强。
通过比较不同波长的光的吸收值,可以计算出血氧水平的变化,从而反映了脑血液氧合水平的变化。
近红外脑功能成像有很多应用领域。
在神经科学研究中,它被广泛用于研究大脑的活动模式、功能连接和网络。
与其他脑成像技术相比,NIRS特别适用于婴儿、儿童和运动受限的个体,因为它不需要患者保持完全静止。
近红外脑功能成像还可以与其他脑成像技术,如功能磁共振成像(fMRI)结合使用,从而提供更加全面和准确的脑活动信息。
除了神经科学研究外,近红外脑功能成像还在临床医学领域中得到广泛的应用。
在儿科中,它可以用于评估早产儿和新生儿的脑功能发育情况,帮助及早发现和干预相关的疾病。
在心理学和精神病学领域,近红外脑功能成像可以帮助研究人员了解不同神经疾病的发病机制,并为精神疾病的诊断和治疗提供参考。
总之,近红外脑功能成像是一种非常有前景的脑成像技术,它可以提供实时、非侵入性和高空间分辨率的脑活动信息。
它在神经科学研究和临床医学中都有广泛的应用前景,未来的研究将会进一步完善和发展这一技术,以更好地了解和治疗脑功能异常和神经相关疾病。
脑氧饱和度工作原理
脑氧饱和度工作原理
脑氧饱和度是指血液中氧分子与血红蛋白结合形成氧合血红蛋白的比例。
脑氧饱和度工作原理主要基于近红外光谱技术和光电探测器。
近红外光谱技术是一种非侵入式的生物成像技术,可以通过血液中的氧分子对近红外光的吸收和散射来推测组织内氧分子浓度的变化。
近红外光谱技术使用的光波长范围通常在650-950
纳米之间,这个范围内的光可以穿透组织,但被血红蛋白和氧结合后的血红蛋白吸收。
因此,通过测量组织吸收和散射的特性,可以间接地推测组织内氧分子的浓度变化。
脑氧饱和度的测量通常采用两种光探测器,分别用于接收透射和散射后的光信号。
透射测量是通过在头皮上放置一个发射近红外光的光源和一个接收器来进行的。
光源发射的近红外光会透过头皮和颅骨,经过血液后到达接收器。
根据光的衰减程度,可以计算血液中氧分子的浓度并推测脑氧饱和度。
散射测量是将一个或多个发射近红外光的光源和光探测器放置在头皮上,并测量光通过组织时的散射情况。
根据散射信号的强度和频率变化,可以计算出组织中血液的浓度和脑氧饱和度。
总体而言,脑氧饱和度工作原理是基于近红外光谱技术,通过测量组织中透射和散射后的光信号来推测血液中氧分子的浓度和脑氧饱和度。
这种非侵入式的测量方法为脑血液氧合情况的监测提供了一种简便快速的手段。
近红外探测技术在生物医学领域中的应用
近红外探测技术在生物医学领域中的应用近红外(NIR)探测技术是一种基于近红外光谱的无损检测技术,广泛应用于生物医学研究和临床医学领域。
这种技术可以通过测量物质吸收和散射光的特点,实现对生物组织的非侵入性、实时且定量的分析和成像。
近红外探测技术在生物医学领域中的应用,涉及到生物分子诊断、神经影像学、疾病监测和药物传递等方面。
首先,在生物分子诊断领域,近红外光谱技术可以实现对生物分子的快速和精确分析。
通过将近红外光与样品交互作用,可以获得样品的光谱信息。
基于这些信息,可以通过分析样品中特定波长的光吸收特性,快速检测和鉴定生物分子的种类和浓度。
近红外光谱技术在生物分子诊断中的应用可以用于检测和诊断疾病,如癌症、心脑血管疾病和糖尿病等。
通过测量生物体中的生物标志物的变化,可以实现早期疾病诊断和治疗监测,以及个体化医疗的实现。
其次,在神经影像学领域,近红外探测技术可以实现对大脑活动的非侵入性监测。
近红外光可以穿透头皮和颅骨,直接照射到大脑表面,通过测量经颅脑氧合水平和脑血流变化,可以实现对大脑活动的实时监测。
这种技术被广泛应用于研究脑功能定位、神经发育和神经调节机制等。
例如,在婴儿脑发育研究中,近红外探测技术可以实时监测婴儿大脑的血氧水平变化,从而了解婴儿大脑的发育和功能成熟情况。
此外,近红外探测技术还可用于疾病监测。
近红外光谱技术可以检测生物组织中的代谢产物和药物的浓度变化,从而实现对疾病状态的监测。
例如,在肺炎病人的监测中,近红外光可以通过测量肺部组织中的氧合水平,识别和监测炎症状态。
这种非侵入性的监测方法可以提供实时的诊断和治疗指导,提高疾病治疗的效果和患者的生活质量。
最后,在药物传递领域,近红外探测技术可以通过光敏化剂的激活实现对药物的定向释放。
近红外光可以激活光敏化剂,引发局部的生物化学反应,从而释放药物。
这种技术可以实现对药物的空间和时间控制释放,减少剂量和毒性副作用,提高药物疗效。
近红外光谱技术在药物传递中的应用,有望为精准医学和个体化治疗提供新的途径。
基于近红外光谱技术的脑血氧检测
电子科技大学UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA 硕士学位论文MASTER THESIS(电子科技大学图标)论文题目基于近红外光谱技术的脑血氧检测学科专业生物医学工程学号 201121090318作者姓名徐文廷指导教师蒋田仔教授分类号密级UDC注1学位论文基于近红外光谱技术的脑血氧检测(题名和副题名)徐文廷(作者姓名)指导教师蒋田仔教授电子科技大学成都(姓名、职称、单位名称)申请学位级别硕士学科专业生物医学工程提交论文日期2014.04论文答辩日期2014.05学位授予单位和日期电子科技大学2014年06月27日答辩委员会主席李永杰评阅人李永杰郭大庆注1:注明《国际十进分类法UDC》的类号。
BRAIN BLOOD-OXYGEN DETECTION BASED ON NEAR-INFRARED SPECTROSCOPYA Master Thesis Submitted toUniversity of Electronic Science and Technology of ChinaMajor:Biomedical EngineeringAuthor: Wenting XuAdvisor: Prof.Tianzi JiangSchool:School of Life Science and Technology独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
作者签名:日期:年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。
近红外脑功能检查报告怎么看
近红外脑功能检查报告怎么看近红外脑功能检查(Near-Infrared Spectroscopy, NIRS)是一种非侵入性的无放射性的脑功能扫描技术,可以通过测量头皮下的血氧含量来评估脑功能。
近年来,NIRS在临床应用和研究中得到了越来越广泛的关注。
本文将详细介绍近红外脑功能检查报告的解读方法。
一、报告概述近红外脑功能检查报告通常包括患者的个人信息、检查日期、检查仪器型号、检查结果和结论等内容。
个人信息包括患者姓名、性别、年龄等基本信息,检查日期是指检查时的具体日期,检查仪器型号是指所使用的NIRS设备型号。
二、检查结果近红外脑功能检查结果一般以图表的形式呈现,主要包括血氧饱和度和血流量等参数。
血氧饱和度指代脑组织中的血液氧合程度,通常以百分比表示。
血流量是指脑组织中的血液流动速度和量,通常以mmHg/cm/s表示。
在报告中,常见的图表形式包括时间曲线图、脑区功能分布图和脑区血氧饱和度热力图等。
时间曲线图可以显示特定脑区的血氧饱和度或血流量随时间的变化情况。
脑区功能分布图可以显示不同脑区的功能活跃程度。
脑区血氧饱和度热力图则用不同颜色表示脑区的血氧饱和度水平,从而直观地反映出脑功能活跃情况。
三、结论解读近红外脑功能检查报告的结论部分是对检查结果的综合评估和解读。
在结论中,医生会根据患者的具体情况评价脑功能的状态。
1. 正常脑功能:如果检查结果显示脑区血氧饱和度和血流量在正常范围内,结论可能会表明患者脑功能正常。
2. 异常脑功能:如果检查结果显示脑区血氧饱和度和血流量异常,结论可能会表明患者存在脑功能异常。
此时,医生可能会进一步分析具体的问题所在,比如缺血、缺氧或脑损伤等,并给予相应的治疗建议。
四、注意事项在阅读近红外脑功能检查报告时,需要注意以下几点:1. 结果对比:在解读脑功能检查结果时,可以与正常人群或前期检查结果进行对比,以评估脑功能的变化。
2. 专业解读:首次接触近红外脑功能检查的患者可能无法理解报告中的各种术语和图表,因此应该寻求专业医生的解读和建议。
应用CASMED脑氧饱和度监护仪估测脑静脉血氧饱和度
应用CAS脑血氧计估测脑静脉血氧饱和度(Using the CAS Cerebral Oximeter To Estimate Cerebral Venous Oxygen Saturation)简介:近红外光谱技术(NIRS)是一种无创、基于光学的技术,它可通过测定脑组织血氧饱和度(S t O2)以持续监测脑氧合。
当手指脉搏血氧饱和度(S p O2)联用时,S t O2可用于测定脑静脉血氧饱和度(S V O2)。
衡量S p O2与S t O2联用的可靠性则可以通过测定两者联用所得S V O2与已知静脉血氧饱和度(S jb O2)的关系来实现,其中静脉血可从颈静脉球导管中取样。
方法:在获得书面知情同意后,12名健康的成人ASAⅠ级受试者(6男,6女)被招入本次志愿者研究中。
将一根右内颈静脉球导管和一条左桡动脉线插入受试者身上。
两种NIRS感应器(CAS Medical Systems, Branford, CT, USA)分别置于患者前额的左右两侧。
Sequential Gas Delivery系统以递减的方式升降——吸入氧气由21%降至最低浓度8%后再上升——输送低氧气混合物,同时维持尿碳(40 mmHg呼气末CO2张力)。
当吸入氧气的浓度在升至21%后迅速增至100%。
如果手指脉搏血氧饱和度(S p O2)值在70%以下时,上述氧气的浓度变化趋势将终止。
上述的每个步骤保持5分钟。
血样同时从颈静脉球(S jb O2)和桡动脉管(S a O2)中获取,并用共血氧计(IL-682)测定氧张力。
NIRS S V O2则按以下方程计算:NIRS S V O2=(StO2–0.3 x SpO2) / 0.7(参考文献1)。
运用线性回归衡量左右前额NIRS所得S V O2与S jb O2的关系。
结果:所有12名受试者完成了研究计划且没有不良反应。
共分析了171种样品。
分析结果见图1。
NIRS S V O2在70%-100%S p O2范围内与参照S jb O2呈强相关。
fnirs原理
fnirs原理fnirs(Functional Near-Infrared Spectroscopy)是一种非侵入性的神经影像技术,可以用于测量脑部活动。
该技术通过测量脑部血液氧合水平的变化,以推断脑区的活跃程度。
fnirs原理基于光学技术,利用红外光的特性在近红外区域进行测量。
fnirs技术的原理是基于脑血氧水平的变化与大脑活动之间的关系。
在人脑中,当某个脑区活跃时,该区域的血液供应会增加,从而导致氧合血红蛋白(HbO2)的浓度增加,脱氧血红蛋白(HHb)的浓度减少。
fnirs通过安装在头皮上的光电探测器,测量近红外光在脑内的衰减情况,从而获得脑区的氧合水平变化。
fnirs技术具有许多优点。
首先,与其他神经影像技术相比,fnirs具有更好的时间分辨率。
它可以提供毫秒级的时间分辨率,使研究人员能够更准确地了解脑部活动的动态变化。
其次,fnirs是一种非侵入性的技术,不需要使用放射性物质或磁场,对受试者没有任何伤害。
此外,fnirs的成本相对较低,设备易于使用,可以在实验室或临床环境中广泛应用。
fnirs技术在许多领域都有广泛的应用。
在神经科学研究中,fnirs可以用来研究脑部活动与认知、情绪、行为等之间的关系。
例如,研究人员可以使用fnirs来研究大脑在执行不同任务时的活动模式,以及脑部在认知任务中的信息处理方式。
此外,fnirs还可以应用于脑机接口研究,通过测量脑部活动来实现对外部设备的控制。
除了神经科学研究,fnirs技术还可以在临床诊断中发挥重要作用。
例如,在儿童发育和学习障碍的研究中,fnirs可以用来评估大脑活动与儿童学习能力之间的关系。
此外,fnirs还可以用于监测脑部功能恢复过程中的变化,例如中风患者的康复过程。
虽然fnirs技术在神经影像领域有许多优点,但也存在一些限制。
首先,由于光在头皮和脑组织中的散射和吸收,fnirs的空间分辨率相对较低。
其次,由于头部的动作会影响光的传播路径,因此需要对头部运动进行校正,以减少测量误差。
fnirs的原理与应用
FNIRS的原理与应用1. 什么是FNIRS功能性近红外光谱(Functional Near-Infrared Spectroscopy,FNIRS)是一种非侵入性的神经成像技术,通过测量大脑皮质区域的近红外光(NIR)的吸收和散射来研究脑血氧水平和神经活动。
2. FNIRS的原理FNIRS是基于近红外光在组织中的传输和散射特性进行测量和分析的。
当近红外光通过组织时,会与组织中的血液、水分子、脂肪等进行相互作用。
其中,血液中的血红蛋白和氧合血红蛋白对近红外光有较高的吸收能力。
在FNIRS测量中,通常使用两种波长的近红外光:一个波长被氧合血红蛋白吸收,另一个波长被脱氧血红蛋白吸收。
通过同时测量这两种波长的光的强度变化,可以推断出血液中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度变化,从而间接反映脑血氧水平的变化。
3. FNIRS的优点•非侵入性:FNIRS不需要刺激头皮或注射药物,对被测者没有任何伤害。
•实时性:FNIRS可以提供实时的脑血氧水平变化数据,能够反映大脑活动的实时变化。
•便携性:FNIRS设备体积较小,适于移动和野外实验,可以应用在更广泛的实际场景中。
4. FNIRS的应用领域4.1 脑功能定位与解析通过记录脑血氧水平的变化,FNIRS可以帮助研究者定位脑区活动的位置并解析脑功能。
对于语言、视觉、运动等不同功能区域的活动定位研究,FNIRS已经得到了广泛的应用。
4.2 临床医学FNIRS在临床医学中的应用非常广泛。
例如,在神经病学领域,FNIRS可以用于诊断和治疗脑血管疾病,评估脑功能恢复情况。
在精神疾病领域,FNIRS可以帮助研究者研究抑郁症、自闭症等疾病的机制。
4.3 神经反馈训练FNIRS可以用于神经反馈训练,通过监测大脑活动的变化,给予被测者相应的反馈信号,帮助他们训练和调整脑功能。
4.4 人机交互FNIRS可以用于人机交互领域的研究。
例如,通过监测用户的脑血氧水平变化,可以实现脑机接口的控制,让用户通过思维来控制电脑或其他设备。
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・
红 外技 术 ・
近 红 外无 损 脑 血 氧 检 测 技 术
韩 素敏 , 王裕 清
( 河南理工大学 , 河南 焦作 4 4 0 ) 50 0
摘
要: 采用 双 波 长 70 m 和 80 m 的近 红 外 光进 行 脑血 氧 检 测 , 6n 5n 能够 无损 、 时、 续获 得 实 连
1 引 言
2 脑 血氧检 测 数理模 型 组织 光学 研究 表 明 :0 9 0 m波 段 的近红 外 6 0— 0 n 光被 称 为 “ 窗 口” 该 波 段 光 能 穿 透 颅 骨 、 组织 光 , 软 和脑 组织 , 透 深 度 达数 厘 米 。因此 从 头 盖 骨 照射 穿 的光 经过 组织 后 可再次 在 头盖 骨外 接收 到 。
维普资讯
第 3 卷 第 7期 8
20 0 8年 7月
激 光 与 红 外
LASER & I NFRARED
Vol38. | No. 7
Jl 2 0 uy, 0 8
文 章 编 号 :0 15 7 (0 8 0 -6 90 10 -0 8 20 )70 5 -3
中图分 类 号 : 4 3 5 0 3 . 1 文 献标 识 码 : A
Ne r I f a e a n Bl o o y e n n a i e y a n r r d Br i o d・ x g n No i v sv l
D e e tng Te hn l g t ci c oo y
脑血氧 信 息 。首 先推 导 出双 波长数 理模 型 , 模 型 只需 测 一个 参 数 光 强 吸 收 比率 , 次选 取 该 其
波长 , 确定 源标 距 , 后通 过 简单 的憋 气试 验验 证 了该 方法 的有 效性 。 最
关键词 : 近红 外 ; 无损 ; 波长 ; 双 血氧 饱 和度 ; 源标 距
期研究阶段 , 可忽 略散射 的影响。根据广义朗伯 一
比尔定 律 (a brB e w) 生 物体 组 织 中关 于 Lm et era : — l
反 映血 氧含量 的参 数 , 目前 国 内 临床 上 测 量 脑 血 氧
近红 外光 谱 区 , 体 表皮对 光 以吸 收为 主 , 人 在前
饱 和度 的方 法主要 有 颈静 脉及 脉搏 血氧 饱 和度测 量 等 , 属 于有创 测量 或 间接测 量 , 均 无法 实 时准 确地 反
映大 脑 的供 血 供氧状 态 ¨ J 。 本文 的近 红 外无 损 脑 血 氧 仪能 够 实 现 无创 、 实 时 、 续监 测 。该血 氧 仪 依 据 采 用 7 0 m 和 8 0 m 连 6n 5n 两 个 波长 的近 红外 光 作 为介 质 , 光 电转 换 得 到 包 经
脑组 织 耗氧 量高 , 而且 对 缺 氧特别 敏感 , 时 间 短 缺 氧就 有可 能造 成 中枢 神 经 系统 不 可 恢 复 的损 伤 。
因此 , 血氧 含量 检 测 要 求 连 续 、 时 快 速 , 因为 脑 实 又
是 活体检 测 , 以最 重 要 的是 无 损 。血 氧饱 和 度 是 所