近红外光成像技术检测认知任务期间正常人额叶氧合血红蛋白水平的变化

目的采用脑功能定量成像装置仪,探讨正常人言语流畅性检测方法及其额叶激活状态的特点。方法 74名右利手健康被试者采用音位流畅性方法进行近红外光成像技术检测,其中男性38名,平均年龄(39.81±1.82)岁,平均受教育年限(14.30±0.63)年;女性39名,平均年龄(37.77±1.60)岁,平均受教育年限(14.15±0.64)年。男女被试者年龄、受教育年限差异均无统计学意义(P>0.05)。结果被试者以给出的字为首说出的平均单词数为4.07±1.15,额叶11个通道的测试开始后5～10 s与测试开始前5 s比较,氧合血红蛋白平均值的差异有统计学意义(P<0.01)。结论这种正常人言语流畅性检测方法可用于近红外光成像技术检测。

应用近红外光成像技术检测不同疲劳程度医务人员逻辑运算任务期间前额叶皮质血氧反应变化

背景既往研究发现监测和评估医务人员脑疲劳状态对工作任务中持续保持良好工作绩效具有重大意义,但目前针对医务人员脑疲劳状态的评估和研究缺乏生理性指标。近红外光成像技术(near-infrared spectroscopy,NIRS)作为一种无创、便携且操作简单的脑功能成像技术,可实时监测前额叶区血氧饱和度,可能为识别和评估脑疲劳状态提供依据。目的应用NIRS检测不同疲劳程度医务人员逻辑运算任务期间前额叶皮质血氧反应变化。方法 2016年2-3月随机抽取某医院74名医务工作者,其中男性22例(29.73%),女性52例(70.27%),年龄19~40(28.97±1.82)岁。应用视觉模拟评分法按主观疲劳度分为轻、中、重度3组,完成逻辑运算任务的同时进行NIRS检测,比较3组间额叶区域氧合血红蛋白(oxyhemoglobin,oxy-Hb)和还原血红蛋白(deoxyhemoglobin,Deoxy-Hb)的差异。结果在无任务期间,不同疲劳状态分组各个通道的oxyHb含量和Deoxy-Hb含量组间差异均无统计学意义(P>0.05)。逻辑运算任务期间oxy-Hb含量:中度疲劳组CH14、CH15、CH16通道oxy-Hb含量较重度疲劳组明显上升(P<0.05);轻度疲劳组CH13通道oxy-Hb含量较中度疲劳组明显下降(P<0.05)。逻辑运算任务期间Deoxy-Hb含量:轻度疲劳组CH4通道Deoxy-Hb含量较中度疲劳组明显下降,轻度疲劳组CH9、CH12、CH13、CH15、CH16通道Deoxy-Hb含量较重度疲劳组明显下降(P<0.05)。结论 NIRS可以检测逻辑运算任务下额叶激活状态。不同疲劳状态下处理复杂任务,脑血氧含量差异有统计学意义(P<0.05),部分脑区脑血氧含量下降,而部分脑区脑血氧含量上升,表明受试者脑活动增强,出现机体代偿机制。

近红外光成像技术辅助诊断抑郁症的研究

目的探讨近红外脑功能成像技术（f NIRS）研究在抑郁症诊断中的作用。方法用52通道f NIRS系统对执行N-BACK任务的77例抑郁症患者和36例健康对照进行扫描,以前额叶共13通道含氧血红蛋白平均相对浓度作为指标,比较两组的差异,同时对抑郁症患者前额叶激活数据和HAMD量表分之间作相关分析。结果执行N-BACK任务的抑郁症患者前额叶氧合血红蛋白（oxy-Hb）相对浓度升高,抑郁症组oxy-Hb相对浓度0.01（-0.02-0.06））明显低于对照组0.07（0.05~0.09）,H值27.19,P〈0.001,差异极显著。抑郁症患者前额叶的oxy-Hb与汉密尔顿抑郁量表（HAMD）总分呈负相关（r=-0.741 3,P〈0.05）,具有统计学差异。结论近红外脑功能成像技术可为抑郁症患者的临床诊断提供客观的生理指标。

功能近红外光谱成像技术评估运动想象疗法对脑卒中患者脑功能的影响

目的:利用功能近红外光谱成像技术(fNIRs)探讨运动想象疗法对上肢功能障碍的脑卒中患者脑功能的影响。方法:将卒中后上肢功能障碍患者20例随机分为治疗组和对照组,每组各10例。对照组患者予以常规药物、常规运动康复训练;治疗组在对照组基础上予以运动想象训练。于治疗前、治疗4周、8周后,采用功能独立性评定量表(FIM)和Fugl-Meyer上肢功能评定量表(FMA-U)评估疗效,同时采用f NIRs采集系统检测大脑组织氧合血红蛋白(Oxy-Hb)相对变化,以探讨特定脑区激活模式和响应特征。结果:治疗前,2组患者FIM、FMA-U评分差异无统计学意义(P>0.05)。治疗4周、8周后,2组患者FIM、FMA-U评分均较同组治疗前提高(P<0.05),且治疗组评分均高于同时间点的对照组评分(P<0.05)。f NIRs三维脑成像图显示,康复训练刺激脑组织的兴奋部位主要是皮质运动区的中上段(Brodmann 4区),随着治疗时间的增加,2组患者皮质兴奋区域面积增加,且治疗组增加的程度更大;与治疗前比较,2组治疗4周、8周后脑组织Oxy-Hb浓度均显著提高(P<0.05),且治疗组Oxy-Hb浓度高于对照组(P<0.05)。相关性分析结果显示,FIM得分与Oxy-Hb浓度相对值呈正相关(r=0.657,P<0.05),FMA-U与Oxy-Hb浓度相对值呈正相关(r=0.807,P<0.05)。结论:卒中后上肢功能活动障碍患者大脑运动前区、运动区皮质存在明显抑制现象。单纯运动康复训练、运动想象疗法联合运动康复训练均能激活相关脑区功能活动,且后者激活效果及功能改善更显著。

近红外光谱成像技术在抑郁症中的研究进展

抑郁症是最常见的精神障碍,目前抑郁症诊断存在一定的主观性,因此,有必要为抑郁症的诊断和治疗寻求一种更客观、准确的神经生物学指标。近红外光谱成像技术(NIRS)是一种功能性神经成像技术,在国外已被应用于常见的精神疾病的辅助诊断、治疗。本文查阅了近10年有关NIRS在抑郁症中的研究进展相关文献。结果表明,NIRS可以反映抑郁症患者额颞叶皮层血流动力学异常特征,证实了NIRS在辅助抑郁症诊断、鉴别诊断、疗效评估的潜力。

功能性近红外光谱成像技术评估脑卒中患者上肢运动功能康复:任务态范式

功能性近红外光谱成像技术(fNIRS)是新兴的脑功能影像技术,通过检测大脑皮质血氧活动水平变化间接反映神经活动强度,适用于脑卒中康复评定与康复干预治疗领域的临床实践,但相关临床应用尚无标准化试验范式与技术指标。本文从方法学角度梳理fNIRS用于评估脑卒中患者上肢运动功能康复的常用任务态范式与指标。

精神疾病患者言语流畅性任务下前额叶激活特征的功能性近红外光谱成像研究

背景功能性近红外光谱成像(fNIRS)是新一代用于精神疾病辅助诊断的影像学工具,其对不同精神疾病患者前额叶激活模式的辨别是否具有特异性,仍需进一步探索。目的应用fNIRS探讨抑郁障碍、焦虑障碍、双相情感障碍和精神分裂症患者言语流畅性任务(VFT)下前额叶激活的特征。方法于2021年9月-12月,在四川大学华西医院门诊和住院部招募符合《精神障碍诊断与统计手册(第5版)》(DSM-5)诊断标准的39例精神分裂症患者、205例抑郁障碍患者、212例焦虑障碍患者以及77例双相情感障碍患者。使用fNIRS检测患者在VFT下前额叶血流动力学变化,采用症状自评量表(SCL-90)和32项轻躁狂症状清单(HCL-32)评定患者的临床症状。比较不同病种的患者平均氧合血红蛋白(HbO2)浓度差异及VFT开始后2~7秒HbO2初始斜率的差异,使用偏相关分析考查平均HbO2浓度和初始斜率与临床症状之间的相关性。结果均通过FDR校正,P<0.05。结果抑郁障碍患者在通道4(Z=2.828,P=0.028)和通道6(Z=2.912,P=0.022)的平均HbO2浓度高于精神分裂症患者,焦虑障碍患者在通道4(Z=3.154,P=0.010)、通道5(Z=3.021,P=0.015)、通道6(Z=2.980,P=0.017)的平均HbO2浓度以及所有通道的平均HbO2浓度(Z=2.881,P=0.024)均高于精神分裂症患者。抑郁障碍患者与双相情感障碍患者在通道3的初始斜率差异有统计学意义(Z=2.691,P=0.039)。双相情感障碍患者SCL-90敌对因子评分与通道4(r=-0.505,P=0.004)、通道6(r=-0.390,P=0.004)、通道15(r=-0.546,P=0.002)、通道16(r=-0.550,P=0.002)的HbO2浓度变化以及所有通道的平均HbO2浓度变化(r=-0.491,P=0.006)均呈负相关。结论精神分裂症患者在额极区和眶额叶的激活较抑郁障碍患者和焦虑障碍患者更低,抑郁障碍患者在右侧额极区、额下回和眶额叶的初始斜率高于双相情感障碍患者。双相情感障碍患者在额极区和眶额叶、布洛卡区的岛盖部、上外额叶皮层的激活越少,越易怒敌对。

近红外光成像技术辅助诊断抑郁症的灵敏度和特异度研究

目的探讨近红外光成像技术（near—infrared spectroscopy，NIRS）的波形特点及检测抑郁症的灵敏度和特异度。方法对2013年3～8月在北京大学第六医院就诊的62例抑郁症患者和70例正常对照组进行NIRS数据采集。采用脑功能定量成像装置仪（52通道），在被试完成言语流畅性任务（verbal fluency test，VFT）的同时采集NIRS数据，并记录组词个数。由一名经过专业培训过的精神科技师分析波谱变化特点。结果抑郁症组[（8．65±0．49）个]与正常对照组[（10．19±0．43）个]在VFT平均组词个数上差异有统计学意义（t=2．385，P〈0．05）。通过波谱判断NIRS检测抑郁症患者，灵敏度为66．1％，特异度91．4％。结论NIRS检测对抑郁症患者特异度较高，可作为临床上辅助诊断抑郁症的客观指标之一。

学龄前孤独症儿童额颞叶静息态功能连接特征近红外光谱成像研究

目的基于功能性近红外光谱成像技术(functional near-infrared spectroscopy,fNIRS)探索学龄前孤独症谱系障碍(autism spectrum disorder,ASD)儿童额颞叶的静息态脑功能连接(resting-state functional connectivity,rsFC)特征,寻找早期识别ASD可能的神经生物学标志。方法纳入63例学龄前ASD儿童和72名典型发育(typical development,TD)健康儿童,选取双侧背外侧前额叶皮质(dorsolateral prefrontal cortex,DLPFC)、双侧运动前皮质(premotor cortex,PMC)和双侧颞叶皮质(temporal lobe,TL)作为感兴趣区域(region of interest,ROI),使用fNIRS采集两组儿童静息态下氧合血红蛋白变化情况,比较功能连接强度并进行偏侧化分析。结果ASD组相较于TD组,rsFC强度降低有统计学意义(P<0.05),差异主要存在于左侧ROIs(0.21±0.11 vs.0.32±0.18)、右侧ROIs(0.16±0.16vs.0.30±0.14)、双侧DLPFC内(左0.20±0.14 vs.0.39±0.17;右0.15±0.13 vs.0.36±0.13)、双侧TL内(左0.15±0.14 vs.0.28±0.17;右0.14±0.15 vs.0.31±0.17),以及10组ROI-ROI之间(包括右DLPFC-左DLPFC、右DLPFC-右PMC、右DLPFC-左PMC、右DLPFC-右TL、右DLPFC-左TL、左DLPFC-右PMC、左DLPFC-左PMC、左DLPFC-右TL、左DLPFC-左TL、右TL-左TL)。ASD组与TD组DLPFC(t=2.002,P=0.047)和全脑(t=3.003,P=0.003)的偏侧化指数存在统计学差异,ASD组呈偏左侧化连接。结论学龄前ASD儿童额颞叶rsFC异常,主要表现为双侧DLPFC和双侧TL的短程功能连接降低、与DLPFC相关的长程功能连接降低以及偏左侧化连接等特征。

近红外脑功能成像在中枢神经系统疾病中的运用及研究进展

目前,应用功能性近红外光谱(fNIRS)对大脑功能进行检测的技术已经得到了广泛的研究与应用。通过fNIRS进行检测,具有快捷、方便、安全、效益高、无创、长期实时监测等特点。本文对fNIRS原理及技术进行简单介绍,重点阐述了fNIRS在各种中枢神经系统疾病中的应用及研究进展,并进一步探讨fNIRS在认知功能障碍中的相关应用及其在中枢神经系统疾病运用中的优缺点,最后对fNIRS技术进行了展望。

近红外光学成像技术及其在神经科学中的应用

近红外光学成像技术是近年发展起来的一种动态检测脑功能的方法。采用这种技术可以测量在脑活动时氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白和细胞色素氧化酶等的变化 ,同时得到与刺激相关的细胞内和细胞外活动的改变。近红外光学成像技术的时间分辨率较高 ,并具有简便易行、价格低廉和无损伤性等特点 ,有望可以同时检测神经元活动、能量代谢以及血液动力学的变化。目前它已作为检验功能性磁共振成像原理的一种方法 。

近红外光谱成像技术在抑郁症中的研究进展

综述近红外光谱成像技术在抑郁症中的研究进展。

近红外光谱成像在大脑神经认知障碍研究中的应用

本文综述了近红外光谱成像在大脑神经认知障碍研究中运用的原理,优缺点,现状及前景。原理是利用近红外光谱的光学特性,测量大脑的神经元活性,进而确定大脑神经认知障碍的发生部位。它具有便携、无噪音、生态效度高等优点,主要研究部位位于前额叶皮层及全脑研究。研究结果显示,功能性近红外光谱信号在研究大脑神经认知障碍时的结果与传统的神经成像技术(如功能磁共振成像)的研究结果是一致的,即年龄对于大脑功能总体上呈负面影响,大脑神经认知障碍发生的部位主要位于前额叶皮层。目前对于功能性近红外光谱的研究还存在着一些不足,可以将其与其他技术相结合,提高时间分辨率和空间分辨率,从而更加系统、全面、准确地研究大脑神经认知障碍。

强迫症患者言语流畅性任务脑激活时间特征的近红外光谱成像研究

目的:探讨强迫症患者言语流畅性任务(VFT)下前额叶及颞叶激活的时间特征。方法:选取70例符合DSM-IV强迫症诊断标准的患者和70例正常对照,应用52通道的近红外光谱成像技术(NIRS)测评完成VFT时前额叶及颞叶血流的变化。比较两组完成任务时氧合血红蛋白(oxy-Hb)、脱氧血红蛋白(deoxy-Hb)及总血红蛋白(total-Hb)浓度达峰时间的差异。结果:与正常对照组相比,强迫症患者52个通道oxy-Hb、deoxy-Hb和total-Hb浓度的平均达峰时间明显延迟[(61±12)s vs.(52±11)s,(64±10)s vs.(58±10)s,(59±13)s vs.(51±13)s,均P<0.01]。强迫症组oxy-Hb和total-Hb在眶额叶、额极、前额下回、颞中回及颞上回等脑区达峰时间明显延迟(均P<0.05,FDR校正)。结论:强迫症患者执行言语流畅性任务时前额叶及颞叶皮质激活可能有延迟。

应用功能性近红外光谱成像技术探讨前额叶皮质在帕金森病冻结步态中的作用

目的应用功能性近红外光谱成像技术(fNIRS)探讨帕金森病(PD)伴冻结步态(FOG)患者在进行言语流畅性测验(VFT)时,前额叶大脑皮质的激活水平和激活模式。方法本研究纳入24例PD患者,根据FOG评定量表(FOGQ)将PD患者分为伴FOG组(PD-FOG+)及不伴FOG组(PD-FOG-)。所有患者进行认知功能相关的量表评估,如MMSE、额叶功能评价量表(FAB)等。采用VFT作为刺激任务评估受试者认知功能,记录受试者词组或成语个数,并于受试者执行VFT任务期间使用52通道fNIRS系统进行信号采集。比较两组前额叶大脑皮质的激活情况及与FOG严重程度的相关性。结果执行VFT任务时,PD-FOG+组的FOGQ评分明显高于PD-FOG-组(P<0.05),但FAB评分、词组或成语个数均明显低于PD-FOG-组(均P<0.05)。PD-FOG+组FOGQ评分与VFT词组或成语个数呈负相关(r=-0.046,P<0.05)。PD-FOG+组在VFT任务期32个额叶通道中共有18个通道被激活(CH6、CH7、CH24、CH25、CH27~29、CH35~39、CH45~50),PD-FOG-组除了CH5、CH15外绝大部分前额叶脑区均有非常显著的激活,PD-FOG+组前额叶的激活区域较PD-FOG-组少且平均氧合血红蛋白浓度变化曲线较低平。PD-FOG+组左腹外侧前额叶皮质平均氧和血红蛋白浓度明显低于PD-FOG-组(P<0.05),且PD-FOG+组平均氧和血红蛋白浓度变化值与FOGQ评分在5个通道呈负相关(CH27:r=-0.695,CH36:r=-0.709,CH38:r=-0.618,CH46:r=-0.782,CH47:r=-0.646;均P<0.05)。结论PD-FOG+组患者左腹外侧前额叶皮质存在功能损害,提示腹外侧前额叶皮质的特异性模型脑网络损伤与FOG的发生密切相关。

功能性近红外光谱成像技术在耳鸣中的应用研究进展

耳鸣作为耳科临床常见的难题之一,其产生机制及治疗方法都是研究的热点。主观性耳鸣产生的机制目前以耳鸣中枢化这一学说被广泛认可,而皮层可塑性是其研究的基础。因而,对于主观耳鸣患者大脑皮层功能的研究是疾病诊治的基础。功能性近红外光谱成像技术作为一种无创、低噪声的脑功能研究技术,越来越多的被应用于听力学相关领域。通过查阅相关文献,对近年来功能性近红外光谱成像技术在耳鸣领域中的相关研究概况及应用的相关文献进行整理与分析,以期为今后的研究提供参考。

基于功能性近红外光谱成像技术定制状态音乐干预前额叶功能的低耗散优化机制

目的:使用功能性近红外光谱成像技术(fNIRS)观测定制状态音乐对健康人体前额叶(PFC)功能的影响,并从入睡情况和主观感受观测对心理的影响,以此探究定制状态音乐的脑作用机制及对心身状态的干预效果。方法:定制状态音乐曲目,收集20位健康受试者分别在静息状态和聆听音乐状态下20 min内的PFC氧合血红蛋白(Oxy-Hemoglobin, HbO)浓度、入睡情况和主观感受。结果:(1)聆听状态音乐时PFC每分钟HbO浓度有差异(P<0.05),第2分钟达到峰值,第4分钟出现谷值;与静息状态相比,第3分钟聆听音乐时HbO浓度高于静息状态,差异有统计学意义(P<0.05);第4分钟音乐状态HbO浓度低于静息状态,差异有统计学意义(P<0.01);(2)聆听状态音乐较静息可以更好的诱导受试者进入睡眠状态(P<0.05);(3)状态音乐带给受试者更好的主观感受(P<0.01)。结论:定制状态音乐产生一定程度的PFC抑制,可诱导人体进入深度放松状态,根据全维医学和仿生健康低耗散优化理论,有助于促进内在自组织康复,为“低耗散优化”脑机制提供了一定的依据,值得在临床中进一步使用和研究。

近红外光脑成像技术在运动领域中的应用综述

持续稳定的氧气与血液供应是认知功能正常运行的基础。近年来,已有证据表明,体育运动可以影响大脑的氧合状态并改善大脑认知,因此,探究大脑的氧合状态、体育活动和认知之间的关系尤为重要。近红外光脑成像(near-infrared spectroscopy,NIRS)作为一项新型的光学神经成像技术,可以利用血红蛋白对近红外光的吸收率差异和Beer-Lambert定律无创地监测大脑的氧合状态和大脑皮层的血液动力学变化。通过搜集国内外相关文献进行系统回顾、归纳,研究旨在总结NIRS的科学原理、特点、在人体中的应用,并重点探讨NIRS技术在运动与认知领域中的应用,围绕不同的运动强度、运动方式对不同人群认知的影响,探究内在的脑血流变化,用于探寻更多提高认知能力的方法,为探讨运动改善认知的大脑氧合状态或血流动力学提供新方法和新视角。

近红外光谱成像技术在比对串并假人民币案件中的应用

研究同一来源假人民币图案在近红外光谱下灰度特征和形态特征,使用多光谱成像仪中近红外光谱成像对(人工认定的)同一来源和不同来源的假币进行观察,通过研判近红外光谱下假币图文特征差异,能够对同一来源的假币进行识别。通过近红外光谱成像技术对假币图案和油墨进行显现、分析和研究,是对假币来源进行无损检验的一种方法,为假币来源检验工作提供新的思路。

健康成年人反复唾液吞咽测试期间的近红外脑功能成像

背景:吞咽是一种复杂的运动,吞咽的整个过程需要2个大脑半球皮质、脑干、特定的脑神经和咽部感受器之间的协同参与,而大脑皮质在吞咽过程中的作用及其对吞咽的影响仍然是一个待解决的问题。目的:使用功能性近红外光谱分析健康成年人反复唾液吞咽测试时大脑皮质的激活及偏侧化情况。方法:纳入27名健康成年人,其中男13名、女14名,年龄(20.41±1.66)岁,在功能性近红外光谱采集过程中进行反复唾液吞咽测试,分析该任务状态下的脑区激活情况,并计算激活脑区的偏侧化分布。结果与结论:①在反复唾液吞咽测试任务时,受试者双侧初级躯体感觉皮质、双侧初级运动皮质、双侧运动前区和辅助运动皮质区、双侧额下回三角部、双侧额极区及双侧背外侧前额叶均明显激活。半数以上受试者在反复唾液吞咽测试任务中存在大脑皮质半球的偏侧化,但大脑半球偏侧化存在较大变异性,且与受试者利手无明显关系。②将健康成年人作为受试者探究吞咽有关的激活区,能更准确地了解吞咽过程中的神经活动,对于进一步探究吞咽功能障碍具有重要意义。