近红外脑功能定量成像装置
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。
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。
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在当今的科学研究领域，对于大脑功能的探索一直是备受关注的焦点。
随着技术的不断进步，近红外光谱成像技术（NearInfrared Spectroscopy Imaging，NIRS）逐渐崭露头角，为脑功能研究带来了新的契机。
近红外光谱成像技术是一种非侵入性的光学神经成像方法，它基于脑组织对近红外光的吸收和散射特性来测量脑内氧合血红蛋白（HbO）和脱氧血红蛋白（HbR）浓度的变化，从而反映大脑的神经活动。
这种技术具有许多独特的优势，使其在脑功能研究中得到了广泛的应用。
首先，近红外光谱成像技术具有出色的便携性和易用性。
与其他脑成像技术如功能性磁共振成像（fMRI）相比，NIRS 设备相对小巧轻便，操作简便，对实验环境的要求较低。
这使得它能够在更广泛的场景中应用，例如在自然情境下对儿童、老年人或特殊人群进行研究，甚至可以实现移动测量，为研究大脑在真实生活中的功能提供了可能。
其次，NIRS 对运动的容忍度较高。
在 fMRI 等技术中，被试者需要保持头部完全静止，而轻微的运动就可能导致数据质量下降甚至无法使用。
但 NIRS 能够在一定程度上容忍被试者的头部和身体运动，这对于研究涉及运动的认知任务或难以长时间保持静止的人群（如患有多动症的儿童）具有重要意义。
在脑功能研究的具体应用方面，NIRS 在认知神经科学领域发挥了重要作用。
例如，在注意力研究中，通过监测大脑前额叶区域的血红蛋白浓度变化，可以了解个体在不同注意力任务中的神经活动模式，进而揭示注意力的分配和调控机制。
在语言处理研究中，NIRS 可以帮助研究者探索大脑在语言理解、生成和表达等过程中的激活区域和时间进程，为语言障碍的诊断和治疗提供依据。
此外，NIRS 在发展心理学研究中也具有很大的潜力。
通过对儿童大脑发育过程的长期跟踪监测，可以揭示大脑功能的发展轨迹和关键时期，为早期教育和干预提供科学指导。
例如，研究发现儿童在执行某些认知任务时大脑的激活模式会随着年龄的增长而发生变化，这有助于我们理解儿童认知能力的发展机制。
近红外脑功能成像设备通用技术要求
近红外脑功能成像设备通用技术要求
近红外脑功能成像设备通用技术要求包括以下几个方面：
1.光源和探测器：设备应配置适当数量和类型的光源和探测器，以满足对大
脑不同区域的测量需求。
光源通常采用LED，波长通常在700至1000纳米范围内，而探测器则负责接收经过头皮和颅骨后散射出的光信号。
2.光学系统：光学系统应具有高灵敏度和高分辨率，以确保能够捕捉到大脑
皮层微小的血氧变化。
此外，光学系统还应具备良好的抗干扰能力，以减
少外部光源对测量结果的影响。
3.数据采集和处理：设备应具备高效的数据采集系统，能够实时采集并处理
大脑皮层血氧变化数据。
同时，数据采集系统还应具备较高的信噪比和稳
定性，以确保测量结果的准确性。
4.软件分析：设备应配备专业的软件分析系统，能够对采集到的数据进行实
时分析、处理和可视化。
软件应具备强大的数据处理能力，能够准确提取
出大脑皮层血氧变化的相关信息，如脱氧血红蛋白、总血红蛋白等。
5.设备兼容性和安全性：设备应具有良好的兼容性，能够适应不同年龄段和
生理状态的人群。
同时，设备还应具备较高的安全性，不会对被测者造成
任何伤害或不适。
请注意，这些只是近红外脑功能成像设备的一些通用技术要求，具体的技术要求可能会因设备型号、制造商和应用领域而有所不同。
因此，在选择和使用近红外脑功能成像设备时，应根据实际需求和应用场景进行综合考虑。
依瑞德近红外脑功能成像参数
依瑞德近红外脑功能成像参数
- 采样率：依瑞德近红外脑功能成像仪的采样率有20、50、100Hz可选。
- 采样定理：如果信号是带限的，在理想情况下如果采样频率高于信号带宽的二倍，那样原先的连续信号能够从取样的样品中完全重建出来。
如果采样信号过低会出现混叠现象，导致信号失真，即使重建滤波也不能提升信号质量。
- 信噪比：如果信噪比高，可通过过采样方式获取准确的信号。
- 探头防水性能：依瑞德近红外脑功能成像仪的探头防水性能高达IPX7（即使浸在水中也不会进入内部）。
- 探头类型：可选择弹性探头、硅胶垫片。
- 光源信号：可使用多个光源轮流亮灭，但一次只亮一个，避免叠加，以混合光信号的方式，通过频率分离的方法将多路信号同时还原成原始的样子。
- 双波段检测技术：双波段有明确SCI文献支持，两波段光谱比三波段信噪比更高，超短波长低至（690nm），能拉开血红蛋白吸收差异；波段间隔大（140nm），能提升血红蛋白计算精度。
这些参数可能会影响依瑞德近红外脑功能成像的质量和准确性，具体的成像参数选择应根据实际需求和成像目的来确定。
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
2024年功能性近红外脑成像系统市场发展现状
2024年功能性近红外脑成像系统市场发展现状简介功能性近红外脑成像系统（Functional Near-Infrared Spectroscopy，fNIRS）是一种非侵入性的神经影像技术，可用于测量脑组织的氧合水平和血红蛋白浓度变化。
该技术具有低成本、便携、安全、无需高端设备等优势，逐渐在脑功能研究和临床应用中得到广泛应用。
本文将对功能性近红外脑成像系统市场的发展现状进行分析。
市场概览根据市场研究公司的数据，功能性近红外脑成像系统市场近年来呈现快速增长的趋势。
市场主要由设备提供商、研究机构和医疗机构等主要参与者组成。
在全球范围内，北美地区占据了功能性近红外脑成像系统市场的主导地位，主要原因是该地区拥有领先的医疗设备制造商和研究机构。
随着亚太地区医疗水平和科研实力的不断提升，亚太地区的市场份额也在逐渐增长。
市场驱动因素功能性近红外脑成像系统市场的增长受到多种因素的驱动。
首先，人们对脑功能的研究需求不断增加。
功能性近红外脑成像系统能够提供实时、非侵入性的脑功能图像，对于认知科学、神经心理学、神经康复等领域的研究具有重要意义。
其次，功能性近红外脑成像系统具有成本低、使用方便等优势。
相比于其他脑成像技术如功能性磁共振成像（fMRI）和脑电图（EEG），fNIRS系统更加灵活、便携，能够更好地适应各种研究场景的需求。
另外，临床应用领域的扩展也推动了功能性近红外脑成像系统的市场发展。
该技术已经应用于神经康复、精神疾病的诊断与治疗、儿童学习障碍的评估等临床领域，并获得了良好的效果。
市场挑战功能性近红外脑成像系统市场在发展过程中也面临一些挑战。
首先，技术的改进和标准化仍然是一个重要的课题。
尽管fNIRS系统具有较高的时间分辨率和空间分辨率，但在成像质量方面仍有改善的空间。
同时，缺乏统一的标准和流程也限制了该技术在临床应用中的推广。
其次，fNIRS系统的市场竞争激烈。
随着市场需求的增加，越来越多的厂商进入该领域，推出不同规格和性能的产品。
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。
近红外光谱脑功能成像系统产品技术要求心灵方舟
近红外光谱脑功能成像系统组成：产品由主机、显示器、发射光纤、接收光纤、光纤探头、探头卡扣、全头帽、打标盒、数据采集软件OBS（版本号：V1.0）组成。
适用范围：该产品可测量照射在生理机体表面的近红外光吸收量变化，从而对大脑皮质表面区域血液中的氧合、脱氧血红蛋白的浓度变化进行多点测量，获得人脑血氧浓度变化曲线，可用于脑功能状态评估。
1.1产品型号N3001FN：台式设备3001：三波长技术，分时发射技术F：full为全通道1.2软件名称和版本号数据采集软件OBS，软件版本号：V1.0，完整版本号：V1.0.0。
1.3结构组成产品由主机、显示器、发射光纤、接收光纤、光纤探头、探头卡扣、全头帽、打标盒、数据采集软件OBS（版本号：V1.0）组成。
1.4配置2.1工作条件2.1.1环境条件环境温度为：+0℃～+40℃；相对湿度为：30%～75%；大气压强为：700hPa～1060hPa。
2.1.2电源条件：额定工作电压: a.c.220V，50Hz。
2.2 外观2.2.1成像仪的外观应平整光洁，色泽均匀，无明显划痕等缺陷。
2.2.2成像仪的控制件应可靠，紧固件应牢固。
2.2.3成像仪上的文字、标识应清晰、易认。
2.3软件功能2.3.1文件功能：包括新建实验、载入实验、数据管理、开始测试实验、打印当前测试报告、退出；2.3.2实验信息：包括实验ID、受试者基本信息及时间显示；2.3.3采集控制：包括Probe设置、采样频率、采集状态控制；2.3.4测量选项：包括显示模式、其他显示模式、时间窗；2.3.5数据显示：实时的光强数据以及经过解算得到的血氧变化数据，可显示为实时曲线，并可显示SD（光极探头阵列）配置。
2.4性能2.4.1激光源、检测器数目：16路激光源（每路3个波长）+36个检测模块；每路激光源可以和任意检测模块组合成一个通道。
2.4.2可选光源波长：780nm/808nm/850nm（±5nm）。
NIRx近红外线成像仪介绍_2012.3.23介绍
深圳市翰翔生物医疗电子有限公司
光源
探测器
图 2 一个通道
图 3 地形图光源与探测器排挤，及计数方式（红色：光源；绿色：探测器）
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图 4 地形图成像图例
2. 断层图成像
断层图成像方式时，光源的光不仅能被相邻的探测器探测，还能被较远的探测器探测， 因此一个光源可与多个探测器组成多个通道，见图 5。光源与探测器之间的距离最小为 1cm， 则起通道数计数方式见图 6。通过该方式得出的图像将图 7.
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一、 fNIR 概述
近红外线光谱（functional near-infrared imaging，fNIR）是一种使用光谱法测量大脑神经 活动水平的神经成像方法。该方法基于神经血管耦合，即代谢活性和血管中氧水平（氧合血 红蛋白）的关系。fNIR 以氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白和总血红蛋白等为指标，考察与神经 元活动、细胞能量代谢以及血液动力学相关的大脑功能。这一技术具有无创性、可实时在体 监测、能在动态运动条件下应用等优点。
1. fNIR 的物理原理
大脑的活动与脑组织光学特性的变化相联系，光学参数与细胞活动、能量代谢和血液动 力学之间有着密切的关系。采用近红外脑成像设备，将光源置于头部相应部位，在距光源 2～ 7 cm 处放置近红外光探测器。光源发射的光进入组织或细胞后，除被脑组织吸收外，还会 受到多次散射。吸收主要源于脑组织内的生色团，导致能量在脑组织中的丧失，散射则主要 与细胞核有关，发生在介质的边界。在历经一系列吸收、散射事件后，仍会有一部分光子到 达皮层表面，探测器可以接收到这些光信号（见图 1）。
1 Jobsis FF. Non-invasive near infrared spectroscopy of cerebral and myocardial oxygen sufficiency and circulatory parameters. , 1977, 198: 1264~1267 2 Wray S, Cope M, Delpy DT, Wyatt JS, Reynolds EOR. Characterization of the near infrared absorption spectra of cytochrome α α 3 and haemoblobin for the non-invasive monitoring of cerebral oxygenation. , 1988, 933: 184~192
近红外脑功能成像仪简略操作步骤
近红外脑功能成像仪简略操作步骤
1.开机：开电源，按下“standby SW”按钮，激光器（探头）需预热半小时；
2.输入被试ID及name：ID相对于文件夹名，那么相对于文件名；
3.给被试戴好头套，一般以最下一排中级一个探头正对眉心为宜；
4.检测探头性能：点“probe set”按钮→“auto gain”按钮→如显示正中三列通道为绿色，表示性能良好；其中通道有黄色，表示通道功能不良，需将附近的探头拿下，用医用棉棒讲患者头发拨开以保障探头信号良好，再测试，直至显示为绿色→“exit”按钮；
5.施测：“ready”按钮→“start”按钮→实验结束后，“stop”按钮呈闪烁状态，点一下；
6.数据保存：新ID需要先点“addition”按钮，旧ID直接点“save as”
7.查看数据：“utility”按钮→“file manager”→选中某数据的ID→“load”
8.关机：关电脑，据工程师说仪器显示屏按钮可以不关
注意：探头纤维较脆弱，不可牵拉！
实验分为为measure和VFT两种，measure实验可自行设计，用于各种人群；VFT仅用于精神科病人。
Analysis参数设置：首先选full time
（1）Integral: pre+res+pos=实验设计中的恢复时间（res尽量大；pre、pos尽量小，可选0.5s）；stim=实验设计中的任务时间
（2）Continuous：两个时间都填实验设计中的恢复时间（等待时间）
实际上这些参数是用来调整波形显示的，做科研还要用导出（file out）的原始数据。
脑功能定量成像装置ETG-4000
脑功能定量成像装置ETG-4000
佚名
【期刊名称】《中国医疗器械信息》
【年(卷),期】2007(13)4
【摘要】脑功能定量成像装置是对人体无任何侵害的脑功能测量定量分析的最新装置。
脑功能定量成像装置利用对活体穿透性比较强的近红外线，利用血液中的血红蛋白包括氧化血红蛋白及还原血红蛋白对近红外线吸收的特性，在头皮上测量颅内大脑皮层脑活动时的血红蛋白的浓度变化。
【总页数】1页(P95-95)
【关键词】成像装置;脑功能;还原血红蛋白;功能测量;近红外线;定量分析;大脑皮层;穿透性
【正文语种】中文
【中图分类】R812
【相关文献】
1.脑功能成像以及磁共振技术研究与应用--中国科学院生物物理研究所脑与认知科学国家重点实验室/北京磁共振脑成像中心射频实验室成果展示 [J], 李勇
2.定量磁化率成像及其在脑铁定量中的研究进展 [J], 王敏;李传富
3.定量组织速度成像及脑钠肽评价增龄对左心功能的影响 [J], 乔薇;陈蕾;焦媛;陈莉;张小平
4.磁共振定量磁化率成像定量帕金森病患者脑铁沉积的临床研究 [J], 安荷娣;Ojha Rajeev;秧杰;沈楠;余飞;高伟明;朱雯霞;赵欣欣;李建奇
5.脑铁沉积的MR定量分析方法:定量磁化率成像与横向弛豫率成像比较 [J], 关基景;冯衍秋
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