fNIRS（近红外光谱成像）作为一种非侵入性的脑成像技术，近年来在神经科学、心理学和临床医学等领域得到了广泛应用。它通过检测脑组织中的血红蛋白浓度变化来反映脑活动情况，具有无创、实时、便携等优点。本文将全面解析fNIRS脑成像的关键参数，帮助你轻松掌握这一脑成像技术。
fNIRS原理及工作流程
fNIRS原理
fNIRS技术基于光在生物组织中的传输特性。当光线通过脑组织时，部分光线被吸收，而另一部分光线则透过脑组织。通过检测透过脑组织的光线，可以计算出脑组织中的氧合血红蛋白（HbO）和脱氧血红蛋白（Hb）的浓度变化，从而反映脑活动情况。
fNIRS工作流程
- 光源发射：fNIRS设备中的光源发射近红外光，通常为780nm或830nm。
- 光在脑组织中的传输：发射的光线在脑组织中传播，部分光线被吸收，部分光线透过脑组织。
- 检测器接收：接收器接收透过脑组织的光线，并转换为电信号。
- 信号处理：对电信号进行处理，得到脑组织中的HbO和Hb浓度变化。
- 数据分析：根据HbO和Hb浓度变化，分析脑活动情况。
fNIRS脑成像的关键参数
光源参数
- 光源类型：常用的光源有半导体激光器、LED等。
- 光源波长：780nm和830nm是常用的波长，因为在这两个波长下，血红蛋白对光的吸收差异较大。
- 光源功率：光源功率应适中，过高会导致组织损伤，过低则无法获得清晰的成像。
探头参数
- 探头类型：常用的探头有圆盘型、条带型等。
- 探头数量：探头数量越多，成像分辨率越高。
- 探头间距：探头间距应适中，过小会导致空间分辨率过高，过大会导致空间分辨率过低。
数据采集参数
- 采样频率：采样频率越高，成像速度越快，但数据量也越大。
- 数据采集时间：数据采集时间取决于实验需求，一般建议采集足够长的时间以保证数据的可靠性。
数据处理参数
- 滤波方法：常用的滤波方法有低通滤波、高通滤波等。
- 信号提取方法：常用的信号提取方法有连续波法、多波法等。
fNIRS脑成像的应用
fNIRS脑成像技术在多个领域都有广泛应用，以下列举一些典型应用：
- 神经科学研究：研究大脑功能、认知过程、情绪等。
- 临床医学：监测脑部疾病、评估治疗效果等。
- 教育领域：研究学生学习过程中的脑活动变化。
总结
fNIRS脑成像技术作为一种非侵入性、实时、便携的脑成像技术，在神经科学、心理学和临床医学等领域具有广泛的应用前景。了解fNIRS脑成像的关键参数，有助于我们更好地掌握这一技术，为相关研究提供有力支持。