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视角：利用漫射光学成像技术进行人脑无创检测的前景

DOI：10.1063/1.5038571 期刊：APL Photonics 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要： 自20世纪70年代近红外光谱技术（NIRS）首次实现无创脑灌注与代谢测量，以及90年代应用于功能脑研究（fNIRS）以来，无创光学脑研究领域持续发展。技术进步、数据分析方法革新及新兴应用方向不断推动该领域前进。本文从历史沿革简介和NIRS信号信息内容描述切入，阐述当前脑部NIRS领域的发展现状。我们认为NIRS与fNIRS研究应始终报告脑组织中氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白浓度数据——二者互为补充能提供更完整的生理功能信息，并有助于识别不同类型的干扰因素。重大挑战在于评估绝对组织特性（无论是光学特性还是生理特性），因此相对测量占据了NIRS和fNIRS应用的绝大多数。但即便对血流动力学或代谢变化的相对测量，也面临颅外组织层潜在干扰的主要问题。解决fNIRS信号中颅外成分的影响是该领域最关键的障碍之一。我们展示了针对脑血流动力学与功能连接研究提出的若干解决方案。最后通过对比信号噪声特征及互补性分析，对fNIRS与功能性磁共振成像进行了批判性比较。
作者： Sergio Fantini，Blaise Frederick，Angelo Sassaroli
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研究概述 实验方案

研究目的

全面概述脑近红外光谱技术领域的现状，包括其面临的挑战、发展潜力，以及与功能性磁共振成像的批判性对比。

研究成果

该研究得出结论：近红外光谱技术（NIRS）和功能性近红外光谱技术（fNIRS）因其对血红蛋白种类进行详细独立测量、具备便携性以及能持续无创监测大脑活动的独特优势，未来发展前景广阔。研究强调需解决绝对测量和颅外干扰等挑战问题，以提升NIRS和fNIRS研究的准确性与信息量。

研究不足

该研究承认近红外光谱（NIRS）和功能性近红外光谱（fNIRS）存在局限性，包括穿透深度有限、空间分辨率相对较低以及对颅外组织的高度敏感性。研究特别指出，进行大脑光学特性绝对测量的挑战以及来自颅外组织层的干扰是重大障碍。

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