一、fNIRS技術(shù)原理

功能性近紅外腦成像技術(shù)(functional nearinfrared spectroscopy， fNIRS)的檢測(cè)建立在血氧濃度變化帶來(lái)的局部腦組織光學(xué)屬性(如吸收與散射系數(shù))改變的基礎(chǔ)之上。局部腦組織中血紅蛋白濃度的變化會(huì)觸發(fā)一系列的復(fù)雜的大腦調(diào)節(jié)活動(dòng)，根據(jù)神經(jīng)血管耦合假說(shuō)，這種緩慢變化的血液動(dòng)力學(xué)響應(yīng)能夠反映局部腦組織內(nèi)的神經(jīng)元活動(dòng)及其變化規(guī)律。

使用近紅外腦成像設(shè)備時(shí)，將光源、探測(cè)器置于頭部相應(yīng)部位，光源發(fā)射的光進(jìn)入組織或細(xì)胞，在歷經(jīng)一系列吸收、散射事件后，仍會(huì)有一部分光子到達(dá)皮層表面，探測(cè)器可以接收到這些光信號(hào)。大腦活動(dòng)時(shí)，神經(jīng)元的代謝發(fā)生變化，導(dǎo)致局部區(qū)域的血流量增加，氧合血紅蛋白HbO的濃度相對(duì)升高，脫氧血紅蛋白HbR的濃度相對(duì)降低。這會(huì)引起近紅外光吸收的改變，被探測(cè)器檢測(cè)到 。 

根據(jù)修正的Beer-Lambert定律 ， 在HBO和HBR等吸收點(diǎn)兩側(cè)各選擇一個(gè)波長(zhǎng)，根據(jù)吸收系數(shù)的差異 ， 可以計(jì)算出光的衰減量。通過(guò)對(duì)光學(xué)參數(shù)的檢測(cè)，可以推知大腦活動(dòng)時(shí)HBO和HBR的變化量，進(jìn)而得知腦功能的改變，通過(guò)一定的圖像恢復(fù)重建可進(jìn)一步得到腦活動(dòng)的近紅外光學(xué)圖像。

二、fNIRS技術(shù)優(yōu)勢(shì)

2.1、使用安全

fNIRS是非侵入性的技術(shù), 避免了對(duì)大腦組織的直接干預(yù)；不涉及輻射或強(qiáng)磁場(chǎng)，對(duì)受試者沒(méi)有安全威脅。

2.2、高效穩(wěn)定

fNIRS 不需要被試洗頭或注射導(dǎo)電膏，安裝和調(diào)試過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單就可以實(shí)時(shí)穩(wěn)定監(jiān)測(cè)大腦的血氧變化，能夠幫助研究者快速獲取大腦活動(dòng)的動(dòng)態(tài)信息。

2.3、高時(shí)間分辨率，高空間分辨率

fNIRS 相對(duì)功能磁共振成像具有更高的時(shí)間分辨率，相對(duì)腦電具有更高的空間分辨率，是腦科學(xué)研究理想的研究工具。

2.4、便攜，運(yùn)動(dòng)耐受

fNIRS設(shè)備通常體積小、重量輕，便于攜帶，信號(hào)不易受運(yùn)動(dòng)的干擾，可在不同的環(huán)境條件下使用，能夠穩(wěn)定測(cè)量在多種活動(dòng)狀態(tài)下的大腦功能。

fNIRS技術(shù)已逐漸成為腦科學(xué)和神經(jīng)技術(shù)研究的熱門工具

近年來(lái)，fNIRS技術(shù)因其非侵入性、便攜性以及對(duì)腦部活動(dòng)監(jiān)測(cè)的高靈敏度而備受關(guān)注，fNIRS相關(guān)的研究論文發(fā)表數(shù)量逐年增加。特別是在高影響力期刊中，如《NeuroImage》、《Frontiers in Human Neuroscience》和《Journal of Biomedical Optics》，相關(guān)文章涵蓋了技術(shù)改進(jìn)、應(yīng)用拓展以及多模態(tài)成像技術(shù)的創(chuàng)新等話題。NIRS技術(shù)在設(shè)備、應(yīng)用領(lǐng)域及文獻(xiàn)發(fā)表上都呈現(xiàn)出穩(wěn)步上升的趨勢(shì)，并逐步成為神經(jīng)科學(xué)研究中的核心工具之一。

三、英智科技高性能臺(tái)式近紅外腦功能成像（fnirs）解決方案

3.1 英智科技fnirs產(chǎn)品特點(diǎn)

3.1.1 檢測(cè)效率高，用時(shí)短

觸摸放大器

數(shù)據(jù)采集、分析、顯示及查看一觸即達(dá)，無(wú)需電腦和復(fù)雜線纜連接，大大提高實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)評(píng)估治療的效率。

雙頭光極設(shè)計(jì)

更易撥開頭發(fā)，縮短臨床檢測(cè)前的準(zhǔn)備時(shí)間。

快速檢測(cè)報(bào)告

提供多種測(cè)量結(jié)果和報(bào)告模板，滿足快速臨床檢查需求；并支持前后測(cè)同屏呈現(xiàn)，方便醫(yī)生評(píng)估治療效果。

3.1.2 超高數(shù)據(jù)質(zhì)量

雪崩二極管探測(cè)器

雪崩二極管探測(cè)器（avalanche photodiodes , APD) , 自動(dòng)增益計(jì)算，動(dòng)態(tài)設(shè)置基線，信號(hào)質(zhì)量?jī)?yōu)秀。

短距離通道模塊

使用短通道之后能夠更好地還原強(qiáng)烈的神經(jīng)激活，數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，“短通道減法”被譽(yù)為減少腦外組織反應(yīng)的“金標(biāo)準(zhǔn)法。

平行檢測(cè)

提供相同難度但不同項(xiàng)目的平行測(cè)驗(yàn)，避免練習(xí)效應(yīng)對(duì)治療后再次檢查時(shí)結(jié)果的干擾。

3.1.3 英智科技fnirs滿足多種臨床檢查及研究場(chǎng)景需求

激光/LED雙光源

既擁有激光光源頻帶窄，聚焦性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又具備LED輕便，可長(zhǎng)時(shí)間佩戴的特點(diǎn)，適應(yīng)于敏感人群尤其是嬰幼兒被試。

超掃描測(cè)量

可記錄多個(gè)個(gè)體在同一時(shí)間參與相同任務(wù)時(shí)的腦活動(dòng)同步情況，探索個(gè)體之間的情感與認(rèn)知連接的神經(jīng)機(jī)制。

模塊化設(shè)計(jì)，配置靈活

提供光源和探測(cè)器數(shù)量、光源及探頭類型、放大器尺寸的靈活組合配置，滿足基礎(chǔ)臨床評(píng)估需求和復(fù)雜的臨床研究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

自由多模態(tài)研究

具有適合fNIRS&fMRI/EEG/TMS同步的多種專用探頭；支持TTL觸發(fā)，可兼容國(guó)內(nèi)外主流的EMG、EEG、fMRI等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自由的多模態(tài)研究。

全腦自由布局

配置128孔全腦測(cè)量帽，并提供多種布局模版，方便用戶根據(jù)不同的疾病或者多模態(tài)場(chǎng)景進(jìn)行靈活自由布局。

多種測(cè)試范式可選

集成基于臨床研究驗(yàn)證的針對(duì)不同適應(yīng)癥的多種測(cè)試范式，支持自定義范式。

兼容開源軟件分析

提供原始光學(xué)數(shù)據(jù)，精確可靠，可直接導(dǎo)入開源軟件進(jìn)行分析。

3.2、英智科技fnirs具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集分析軟件

用戶友好設(shè)計(jì)

• 界面簡(jiǎn)潔，功能豐富，人性化設(shè)計(jì)，易用性高。
• 調(diào)試簡(jiǎn)單，自動(dòng)調(diào)整增益，保證采集信號(hào)的最佳信噪比。
• 數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)呈現(xiàn)波形圖與地形圖激活，實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)質(zhì)量，觀察大腦動(dòng)態(tài)變化。
• 數(shù)據(jù)規(guī)范管理，高效檢索歷史數(shù)據(jù)。

滿足不同科室檢查及科研需求

• 內(nèi)置多種權(quán)威刺激范式。
• 并支持自定義其他范式或兼容E-prime / Psychopy / PsychotoolBox等刺激平臺(tái)，同時(shí)滿足臨床與科研雙邊需求。

自定義臨床報(bào)告模板

• 報(bào)告模板豐富，快速開展臨床檢查。
• 支持自定義報(bào)告模板。
• 直觀、易懂的圖形化數(shù)據(jù)展示方式，方便醫(yī)生與患者及其家屬交流，也方便研究人員快速生成專業(yè)、規(guī)范的研究報(bào)告，有助于科研成果的交流和推廣。

科研級(jí)分析軟件

• 基于對(duì)比爾朗博特定理及其參數(shù)的深入理解，精確解析血紅蛋白濃度。
• 支持時(shí)域分析、頻域分析、空間模式分析、事件相關(guān)分析、功能連接分析等多種分析模式。