光学近红外脑功能成像系统原理介绍课件

光学近红外脑功能成像系统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目录一、光学近红外脑功能成像技术介21.1、近红外脑功能成像技术概述NIRS=functionalNearInfraRedSpectroscopy

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。1.1、近红外脑功能成像技术概述N3A、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”。

RoyC.W.,SherringtonC.S..Ontheregulationofthebloodsupplyofthebrain.JournalofPhysiology,1890,11:85-108

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

A、成像机制——神经血管耦合假说针4Hemodynamicresponsefunction(HRF)stimuliHemodynamicresponseundershoot08162432sCanonicalHRFHemodynamicresponsefunction5典型的血氧响应函数（HRF）oxy-Hbdeoxy-Hbx10-3timein[s]0246810121416-1012Dconcentration[mM]KohlM,..,DirnaglU.Phys.Med.Bio.2000神经活化↓代谢需求↓血流增加↓氧合血红蛋白增加

↓脱氧血红蛋白洗出

刺激周期典型的血氧响应函数（HRF）oxy6B、成像的物理学基础清晰介质散射介质屏幕/探测器屏幕/探测器光源光源B、成像的物理学基础清晰介质散射介7B、成像的物理学基础

可见光：400-700nm吸光物质：血红蛋白水脂肪650-900nm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8B、成像的物理学基础

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。

B、成像的物理学基础9C、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-LambertLaw:A=[X]d这里:d=I0和I之间的距离=介质的吸收系数(M-1cm-1)[X]=生色团吸收浓度(M)

C、定量分析的计算原理Beer-10D、穿透组织示意图D、穿透组织示意图11D、穿透组织示意图DetectorDetectorSourceFatphotonpathMuscled表层深层S-D间距对探测深度的影响

成年人头前额部位各组织结构厚度

D、穿透组织示意图Detector121.2、当代脑功能成像技术1.2、当代脑功能成像技术131.2、当代脑功能成像技术近红外光学成像技术1.2、当代脑功能成像技术近红外光141.2、当代脑功能成像技术fMRIfNIR空间分辨率8-27mm3“Blobs”1-10cm3时间分辨率慢(1-2sec)快(10Hz左右)测量参数血容量和O2消耗，BOLD信号Hb]、HbO、HbTot浓度测试环境1）狭小的空间，且噪音太大。2）孩子、ADHD等不能做被试对测试环境要求比较低，对被试亦无过高要求fMRIvsfNIR1.2、当代脑功能成像技术fMRI151.2、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。1.2、当代脑功能成像技术与其他技术对比www.hanix.161.3、光学近红外脑功能的应用领域心理研究医疗与其他技术的结合应用其他领域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决策与EEG结合与PET结合与MEG结合与TMS结合与fMRI结合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1.3、光学近红外脑功能的应用领域17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。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。.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。强大的销售团队用户跟踪体系健全的培训制度在线客服，高效及时ThankYou!ThankYou!光学近红外脑功能成像系统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目录一、光学近红外脑功能成像技术介211.1、近红外脑功能成像技术概述NIRS=functionalNearInfraRedSpectroscopy

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。1.1、近红外脑功能成像技术概述N22A、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”。

RoyC.W.,SherringtonC.S..Ontheregulationofthebloodsupplyofthebrain.JournalofPhysiology,1890,11:85-108

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

A、成像机制——神经血管耦合假说针23Hemodynamicresponsefunction(HRF)stimuliHemodynamicresponseundershoot08162432sCanonicalHRFHemodynamicresponsefunction24典型的血氧响应函数（HRF）oxy-Hbdeoxy-Hbx10-3timein[s]0246810121416-1012Dconcentration[mM]KohlM,..,DirnaglU.Phys.Med.Bio.2000神经活化↓代谢需求↓血流增加↓氧合血红蛋白增加

↓脱氧血红蛋白洗出

刺激周期典型的血氧响应函数（HRF）oxy25B、成像的物理学基础清晰介质散射介质屏幕/探测器屏幕/探测器光源光源B、成像的物理学基础清晰介质散射介26B、成像的物理学基础

可见光：400-700nm吸光物质：血红蛋白水脂肪650-900nm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27B、成像的物理学基础

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。

B、成像的物理学基础28C、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-LambertLaw:A=[X]d这里:d=I0和I之间的距离=介质的吸收系数(M-1cm-1)[X]=生色团吸收浓度(M)

C、定量分析的计算原理Beer-29D、穿透组织示意图D、穿透组织示意图30D、穿透组织示意图DetectorDetectorSourceFatphotonpathMuscled表层深层S-D间距对探测深度的影响

成年人头前额部位各组织结构厚度

D、穿透组织示意图Detector311.2、当代脑功能成像技术1.2、当代脑功能成像技术321.2、当代脑功能成像技术近红外光学成像技术1.2、当代脑功能成像技术近红外光331.2、当代脑功能成像技术fMRIfNIR空间分辨率8-27mm3“Blobs”1-10cm3时间分辨率慢(1-2sec)快(10Hz左右)测量参数血容量和O2消耗，BOLD信号Hb]、HbO、HbTot浓度测试环境1）狭小的空间，且噪音太大。2）孩子、ADHD等不能做被试对测试环境要求比较低，对被试亦无过高要求fMRIvsfNIR1.2、当代脑功能成像技术fMRI341.2、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。1.2、当代脑功能成像技术与其他技术对比www.hanix.351.3、光学近红外脑功能的应用领域心理研究医疗与其他技术的结合应用其他领域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决策与EEG结合与PET结合与MEG结合与TMS结合与fMRI结合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1.3、光学近红外脑功能的应用领域36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。用户跟踪体系我们的用户跟踪体系，保证了我们