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戴在头上的“功能核磁”——近红外脑功能成像系统

作者:znion   发布时间:2021-02-19   阅读次数:261

当代脑功能检测技术主要分为两类,一类为血氧成像,即通过检测脑血流及血氧浓度信号来观测大脑活动,例如近红外脑功能成像系统(fNIRS),功能磁共振成像(fMRI);另一类为电生理技术,即通过检测电生理信号来观测大脑,如脑电EEG/ERP,脑磁图MEP等。

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而近红外脑功能成像系统(fNIRS)作为一种多功能神经影像学工具,近年来在科学研究及临床医学领域中得到广泛应用。相较于功能磁共振成像(fMRI),fNIRS更高的时间采样率及更广泛的应用范围弥补了fMRI的不足,为脑功能研究又提供了一种安全有效的成像方式。


近年来越来越多的学者致力于fNIRS与fMRI的比较研究:


Tong与Frederick等(2010)收集健康人fNIRS与fMRI数据并进行综合处理,探究低频振荡信号(LFO)的时间变化情况,结果发现二者在全脑范围内广泛相关。[1]


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那这两者之间又有着怎样的区别呢?

高时间采样率

fMRI的时间采样率一般限制在秒级,通常2-3秒采集一次数据,而fNIRS则能做到每0.01秒刷新一次,为fMRI的200-300倍,因此fNIRS可更大程度地获取完整的信号。


检测指标更全面

fMRI利用的是脱氧血红蛋白的磁敏感性,只能够提供脱氧血红蛋白这一种信息,而fNIRS则可同时测量氧合血红蛋白,脱氧血红蛋白和总血红蛋白三者的浓度变化,更全面地进行脑功能连接研究,进一步提高准确性与可靠性。


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人群适用广泛

fNIRS对特殊人群具有更好的适用性,无被试使用禁忌,可广泛应用于婴幼儿、孕妇、有金属内固定物及特异病症患者的临床研究。


应用场景无限制

fNIRS对运动不敏感,可耐受一定程度的头动与伪影,被试者可在自然环境中进行实时检测而不必局限于狭小空间内。


支持长时程无创监测


fNIRS支持长时间连续监测及短时间内的多次测量,且更适合大规模数据采集,在提高传统数理统计分析稳定性的基础上,为脑功能数据分析提供更多训练和测试样本,很大程度上解决了fMRI应用中样本过少的问题。

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操作便捷成本低

5分钟完成检测,一站式生成检测报告


无耗材无噪声

……


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研究表明,fNIRS技术能有效且可靠地表征脑功能连接的生理特性,为大脑机制的进一步探究开辟了一条新的路径,成为探索人类脑功能连接的新利器!



参考文献:

[1]Tong Y.Time lag dependent multimodal processing of concurrent fMRIand near-infrared spectroscopy (NIRS) data suggests a global circulatory origin for low-frequency oscillation signals in human brain [J].Neuroimage,2010,53( 2) : 553-564.

[2]赵佳.基于fNIRS的脑功能连接研究综述[J].北京生物医学工程,2015,34(06):633-638+656.



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