慧创近红外-近红外的通道，岂能滥竽充数！

发表时间： 2023-08-11 09:28:42

作者：丹阳慧创医疗设备有限公司

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近红外的通道，

岂能滥竽充数！

01

什么是近红外脑功能成像的通道？

图1-通道形成的原理

一台fNIRS设备的核心组成主要包括光源、探测器及其他控制电路。光源向特定大脑区域发射近红外光，光以“香蕉型”的路径进行散射，可穿透一定深度的组织，达到颅内脑皮层，探测器可以收集到被组织散射回来的光，基于此形成的“香蕉型”路径便是通道。“通道”用于检测该位置脑区的脑功能信息。

02

多脑区多通道是怎样构成的？

①

通道条件

fNIRS光源和探测器的间距要大于2.5cm，此时光信号“香蕉曲线”正好穿过脑皮层，能够检测到有用的脑功能信息，基于此连接形成的通道才能保证是“通道”。

②

间距要求不小于2.5cm

如果fNIRS的光源和探测器的间距小于2.5cm，此时光穿行距离过短，仅穿过浅表组织，“香蕉曲线”未达到脑皮层，不能探测到脑功能信息，不能称之为通道。

③

遵从拓扑结构

光源头和探测器在头帽上排布遵从拓扑结构，受到光源和探测器距离是固定统一的制约（通常是3cm），在一个三维空间内，一个光源最大可以连接周围4个探测器，一个探测器也是最大可以连接周围4个光源。但是在现实中我们不可能保证所有的光源周围都有4个探测器，特别是那些空间排布中靠近周围边部的光源和探测器。

所以，近红外的通道数不是简单的光源和探测器相乘（S✖D），如果只是利用数学上的排列组合，宣称出的通道数会夸大并误导消费者，可能在实际应用场景中才发现，所谓的高通道数实则只是个“摆设”！是滥竽充数的无效通道。

图2 拓扑通道排布

④

fNIRS最大通道数“一查准”

如果您想知道fNIRS光源，探测器和最大通道数之间的关系，最简单快速的方法可查阅近红外最大通道数“一查准”。

图3 最大通道数“一查准”

只需要知道有多少个光源（Source）和探测器（Detector），即可通过“一查准”查出可组合的最大通道数！而不会被虚假宣传和无效通道所忽悠！

在最大通道数“一查准”中，例如您想知道30个光源和30个探测器能够形成的最大通道数，只需根据横轴（Source）和纵轴（Detector）的数值对应右侧纵轴上的数字，便可查到最大通道数是104，如果有人宣称超过这个通道数，那只是数学意义上的数字，是虚无的无效通道。

03

是驴子？是马？

两个小试验“遛一遛”就知道啦！

光源和接收器两者的组合分布越多，通道数越多，检测的信息就越全面，拥有最大通道数就一定都是有效可用的吗？

一些近红外脑功能成像设备有完全覆盖全脑的探头和通道，在通道数量上号称拥有超百通道，但其通道信号的采集技术与处理技术质量较差，也不能检测到有效的大脑功能信息，很难获得高质量的结果。

图4 通道的信号质量状态图

那么近红外设备形成的有效通道要怎样来鉴别？以下两个现场实验可以识别真假“孙悟空”

实验一

右手抓握拳，

是否看到顶叶运动区信号变化？

动右手任务通过有节律地手部的反复握拳动作（例如15s抓握拳+20s静止），能够有效地诱发顶叶负责运动区的脑皮层的血氧水平变化，从而可以被近红外光谱成像技术所检测到并形成脑激活的图谱分布。

图5 顶叶运动区信号现场实验

实验二

视觉刺激，

是否看到枕叶的信号变化？

通过给受试者呈现快速的棋盘格翻转的视觉刺激（例如10s棋盘格反转刺激+20s空白屏幕），能够有效地诱发枕叶负责视觉感知和视觉加工的脑皮层的血氧水平变化，而可以被近红外光谱成像技术所检测到并形成脑激活的图谱分布。

图6 枕叶视觉刺激信号现场实验

慧创近红外脑功能成像产品采用三波长、雪崩二极管、分时采集、超微光探测、超静音等技术，在实现真正覆盖全脑检测的同时，又能够保证在全脑各个脑区获得高质量的信号，为近红外脑功能成像科学研究和可靠的临床应用保驾护航！

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