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经典案例
Imagent功能性近红外脑成像系统
在过去的一个世纪中的观测数据显示，大脑可以被看作是包括专门用于不同类型、不同结构功能的一个复杂信息处理中心。
大脑成像技术大致可以分为两类。一类具有良好的空间分辨率(可达1-2毫米)但是在时间分辨率上有所欠缺,譬如核磁共振成像技术(fMRI)和正电子发射型计算机断层显像技术(PET)。另一种具备较好的时间分辨率(以毫秒计)但是在空间信息的反馈上有所局限。此类技术包括脑电事件相关电位和脑磁图。
Imagent作为一种良好的检测手段,能够捕捉大脑各个区域受到外界刺激后产生的变化,侦测到的信号经过加工后被绘制为大脑活跃区域的图像。Imagent功能性近红外脑成像系统给研究人类大脑表层区域提供了一个时间和空间上的高分辨率。Imagent检测大脑各个活动区域，把侦测到的信号经过加工处理回执为大脑活动区域的图像。Imagent这种新仪器的工作原理是基于使用红外光检查血液动力反应变化。 Imagent利用定位于患者头部的纤维光源(发射器)发射红外光子,其余纤维缆(收集器)与发射器保持在合适距离便于接收从组织中散逸出来的红外光子。最多可将64个发射器和8个接收器布置在患者头部。
Imagent 的工作原理
Imagent 的工作原理是利用近红外光探测皮质表面。波长在700至900nm范围内的主要组织吸收剂是氧合血红蛋白（HbO2）和脱氧血红蛋白（Hb）。在较小范围内，水、脂肪和细胞色素氧化酶有助于吸收部分光，在此波长范围内，光在组织中的穿透深度是相当显著的。对于典型的头部组织（皮肤/头皮、颅骨和皮质层），μa的吸收系数= 0.1 cm-1并且散射系数μs’ = 8 cm-1的情况下，检测器被放置在距离光源4厘米时的预计最大光穿透约1.5厘米。即使最终测量的信号噪声比不断下降，穿透深度仍可以随着光源与接收器距离的增加而增加。
Imagent采用频域技术,即以高频率调整光源,并从检测到的信号中测量三大参数：直流振幅、交流振幅和相位延迟。直流振幅和交流振幅的测量可以预测缓慢的血液动力信号，而相位延迟可以预测快速的神经活动信号。因此Imagent除了可以采集到大多数NIRS只能测量到的慢速的血液动力光信号之外， Imagent采用EROS系统更能测量快速的光信号。另外NIRS是基于慢速的血液动力变化，在本质上无法具有较好的时间分辨率。因此Imagent具有更高、更精确的时间和空间分辨率。
与核磁共振进行比较
核磁共振检查对任何人来说都不是件容易的事情，让我们来看看那些外部条件：被试者被封闭在狭小的隧道中忍受仪器的咔咔作响，并且被要求在机器移动检查时不能移动，最多长达20分钟。总之，核磁共振检查使人无法放松。在检查儿童或婴儿、患有注意缺陷障碍（即多动症）的青少年和患有幽闭恐惧症的人时，上述弊端表现得更为明显。
Imagent则没有这些弊端，光纤传感器置于被试者头部，被试者可以身处轻松的氛围中，坐在椅子上活动自如；仪器不发出任何噪音。设备同时也使科学家可以进行大脑活动期间的扩展神经网络分析研究，这在核磁共振时代是很难实现的。操作者可以坐在远处也可以坐在仪器旁边，纤维长度可达十米，这为研究目的提供了一些有趣的选项。
在部分日常使用中，研究者希望监测大脑的长期活动，当使用Imagent时，这可以轻松实现，其电极甚至可留在原地长达几小时。
将使用Imagent测得的信号和核磁共振成像进行对比
核磁共振在脑激活研究中是一种强大的技术。它没有任何渗透范围，提供高空间分辨率并且允许事件相关测量。大多数脑血流动力学的研究是基于血氧水平依赖（BOLD）信号的使用。BOLD信号的增加通常被解释为氧合血红蛋白供应增加导致的脱氧血红蛋白浓度降低。
尽管已被广泛应用，核磁共振仍然存在诸多严重缺陷。BOLD信号不仅取决于脱氧血红蛋白浓度的变化，同时也和总血容量的变化有关；此外，积极的BOLD信号也和测量体积的含水率上升有关。由于多个原因可能影响信号，核磁共振不能提供区分生理参数所必需的生化特异性。
Imagent同时测量氧合血红蛋白和脱氧血糖蛋白的变化，因此在研究脑血流动力学相关问题时提供了两个相互同步的明确参数。该仪器还可直接检测神经元的快速信号活动（事件相关光信号）。近红外光谱技术具有鉴别生理参数的能力。
已发表的部分相关文献目录(请来电索取)
婴儿研究（Applications to Infants）
工作记忆老化研究（Applications to Working Memory in Aging）
语言研究（Language Centers）
大脑快速光信号 （EROS）
认知神经科学研究（Cognitive Neuroscience）
虚拟现实（Virtual Reality）
视觉皮层研究（Visual Cortex）
听觉皮层研究（Auditory Cortex）
运动皮层研究（Motor Cortex）
脑机接口研究（Brain Computer Interface）
Imagent 与功能磁共振的对比研究（Comparison of Imagent and fMRI）
图像重建算法和技术的发展（Image Reconstruction Algorithms and Technique Development）
沪公网安备 31011702003229号