功能性近红外成像技术在听力学领域中的应用

功能性近红外成像技术(functional near-Infrared spectroscopy,fNIRS)是一种可靠的无创神经功能成像技术。因对环境要求低,被试限制小,对运动不敏感性、便携性、无声,以及对人体无损害等特点使其在临床应用和研究领域具有明显优势。近年来,fNIRS应用迅速增加,特别是神经科学领域。本文从fNIRS机制、设备分类、数据分析及优劣势方面对功能性近红外成像技术进行简介,重点讨论其在听力学领域中的应用。

活体近红外成像技术在肿瘤研究中的应用

将近红外成像技术用于肿瘤研究是目前的一个热点。通过将近红外荧光探针与靶向配体连接实现对肿瘤组织的定位,在肿瘤诊断、治疗和监测中具有重要的意义。作者对近红外成像技术的特点、限制因素及其在肿瘤研究中的应用进展作一综述。

基于近红外成像技术的棉花异纤检测

探讨基于近红外成像技术的棉花异纤检测方法。在近红外波段对混有12种异纤样本的棉花进行扫描成像并用线阵CCD相机获取图像,采用OpenCV图像算法进行处理,实现异纤检测;并对检测结果和异纤灰度特性进行分析。结果表明:有色异纤样本在各波长下与背景有较为明显的灰度差异,其中只有头发在905 nm波长下未被检测到,而其他有色异纤都可以被检测出来;白色或透明异纤样本在808 nm波长下检测效果较好,检测出了7种异纤样本中的5种,未出现错误检测。认为:在近红外波段检测白色或透明异纤是可行的,具有较好的检测效果。

近红外成像技术在Er离子激光牙科手术中的应用

牙釉质在1310nm波长附近几乎是完全透明的,因此可以使用近红外成像技术来观测激光牙科手术时激光烧蚀坑的形成过程。通过对不同激光照射条件下激光烧蚀坑形成过程的监测,可以对烧蚀坑周围由热和瞬时应力引起的损伤进行评估,测量激光烧蚀的速率和效率,得出激光烧蚀的内在机制。本文采用自由振荡的Er∶YAG和调QEr∶YSGG激光器,在不同条件下对厚度约为2～3mm的健康的人类牙齿切片进行了烧蚀处理,使用带有近红外变焦显微镜的In GaAs面阵相机,以卤钨灯加中心波长为1310nm的带通滤光片为近红外光源,对牙齿切片激光烧蚀的部位进行了成像探测。探测结果表明,Er离子激光对牙釉质的烧蚀机制与CO2激光相比有本质上的区别。如果不喷射水雾,Er离子激光对牙釉质的烧蚀在几个激光脉冲后就会停止;而重新喷射水雾后,高效的激光烧蚀又会继续进行。在多激光脉冲烧蚀过程中,微小的破碎和裂纹在牙釉质的棱线处(Prism)不断地出现。这些破碎和裂缝在烧蚀过程中逐渐汇聚到一起形成了烧蚀坑的前端面。本文的实验结果,对于水吸收激光能量产生微爆炸的Er离子激光牙齿烧蚀机制是一个有力的支持。

近红外荧光成像技术实现术中神经成像:应用现状与未来发展

背景:目前主要的神经成像方式,如磁共振成像、计算机断层扫描和高分辨率超声,均无法为医生提供术中实时定位图像。随着近红外荧光成像技术应用于临床,手术目标区域的直接可视化成为现实,这为神经的术中实时识别提供了新的方案。目的:归纳并总结近红外荧光成像技术实现术中神经成像的研究进展。方法:以“近红外荧光成像,光学成像,神经成像”为中文检索词,以“near-infrared fluorescence imaging,optical imaging,nerve imaging”为英文检索词,分别检索万方数据、中国知网及PubMed数据库。检索时间范围重点为2010年1月至2023年7月,同时纳入少数经典远期文献,通过阅读文题和摘要进行初步筛选,排除中英文文献重复性研究、低质量期刊及内容不相关的文献,最后纳入69篇文献进行综述。结果与结论:(1)吲哚菁绿引导下的近红外荧光成像在临床上已被用于术中血管、输尿管和胆管等管状器官以及各种肿瘤的识别与定位,是目前在精准外科手术中应用比较成熟的术中成像方法。(2)在近红外荧光成像技术实现术中神经荧光成像的研究中,吲哚菁绿是目前唯一的一种应用于临床研究的近红外荧光染料。(3)理想神经显影剂应该具有以下特点:在围术期容易给药,logD在pH=7.4时数值为0.5-3.0,分子质量<500 Da,有近红外窗口中的激发和发射波长,能够在神经组织中长时间保留,具有较高的SBR值以及较高的安全性。(4)未来近红外神经荧光显影剂的开发中,研究者们应该将重心放在合成吲哚菁绿与神经特异性靶点的复合物中。(5)在应用前景方面,该技术不仅能使术中神经荧光成像将成为现实,而且在原位监测神经再生以及诊断神经系统疾病方面也将取得巨大突破。

近红外高光谱成像技术结合偏最小二乘-判别分析所建模型快速鉴定核桃仁的品质

将近红外高光谱成像技术与偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)结合,建立了快速无损鉴定核桃仁品质的分类模型。在900~1 700 nm全波长范围内,采集不同品质核桃仁的光谱数据,以平均光谱作为原始光谱,以标准正态变量对原始光谱数据进行预处理,采用主成分分析对原始光谱数据降维,提取到970,1 151,1 210,1 215,1 256,1 309,1 340,1 379,1 389,1 404,1 460 nm等11个特征波长。基于全光谱和特征波长,分别建立两种PLS-DA分类模型。结果表明:全光谱条件下所建模型在校准集和验证集上的预测正确率最高,可达100%;特征波长条件下所建模型在相同数据集上的分类正确率略有下降,为99.3%;两种模型在测试集上的预测正确率均为100%。

近红外固体成像夜视技术发展的潜力

介绍了一种介于微光像增强器和热成像之间的近红外固体成像技术。采用罗斯探测方程等,对该技术的技术优势和发展趋势进行了分析,认为非制冷的近红外成像技术可能在不久的将来取代真空管的微光像增强技术。

近红外荧光分子成像联合光学定量方法筛选口腔鳞状细胞癌转移淋巴结的可行性研究

目的:探讨静脉注射吲哚菁绿(ICG)的近红外荧光成像(NIF)技术用于筛选OSCC转移淋巴结的可行性。方法:纳入20例OSCC患者接受术前静脉注射ICG溶液,术中颈部区域进行NIF成像,荧光显影的淋巴结在荧光强度定量检测后进行冰冻切片检查。颈清后,所有淋巴结被分选,进行荧光定量检测及术后常规病理检查。结果:基于静脉注射ICG的NIF成像技术鉴别OSCC区域淋巴结状态的灵敏度和特异度分别为66.7%和96.1%,准确度达到95.4%,结合术中快速冰冻切片检查,有95%(19/20)的OSCC患者区域淋巴结状态被准确判断。对于离体的淋巴结,NIF荧光定量检测分析鉴别的灵敏度和特异度达到了75%和98.76%。结论:基于静脉注射ICG的NIF成像技术可有效的实现术中筛选OSCC可疑转移淋巴结。

近红外成像技术在幼儿心理研究中的应用

近红外成像技术是近年来兴起的一种脑成像研究技术，已被广泛应用于幼儿心理研究中，具有安全性高、性能佳、噪音小、价格低廉、空间和时间精度相对较高等优势。本文主要介绍近红外成像技术的原理、基本分析方法及其在幼儿语言学习、婴幼儿社会认知、幼儿游戏、课堂教学活动等方面的应用。并指出应用近红外成像技术开展幼儿心理研究时需注意的几个问题。

近红外高光谱成像技术在筛查保健食品中违禁添加抗炎药物双氯芬酸钠的研究

双氯芬酸钠是一种非甾体抗炎药,抗炎症效果较好,抗炎化学药物双氯芬酸钠有可能违禁添加到缓解炎症保健食品中。目前已有一些文献研究水、肉及牛奶等中的药物双氯芬酸钠,主要利用高效液相色谱、表面增强拉曼及电化学等方法,需要相对复杂的预处理过程,操作步骤相对复杂,耗时。为了快速、无损检测保健食品中违禁添加物的成分,探索建立采用1000~2524 nm波段或特征最优波段的光谱作为自变量,将近红外高光谱成像技术结合化学计量学分析的方法定量分析缓解炎症保健食品中可能添加的不同浓度的双氯芬酸钠。研究主要运用了8种光谱预处理方法,基于全光谱波长建立了偏最小二乘回归及主成分回归模型,同时,为了提高模型的准确性和稳定性,利用β系数方法选择最优波段1130~1147,1412~1468,1658~1709,2010~2055,2122~2178和2395~2423 nm为自变量建立与双氯芬酸钠浓度的多元线性回归模型。比较了偏最小二乘回归、主成分回归及多元线性回归三种模型。分析结果显示,经标准正态变量预处理方法建立多元线性回归模型,该模型的准确性和和预测能力较好,其预测最低限为0.05%,预测值与实测值的R 2为0.9925,预测均方根误差为0.0049,标准预测偏差为0.0049,说明近红外高光谱成像技术为快速定量分析缓解炎症保健食品中违禁添加抗炎药物双氯芬酸钠提供了理论基础。有望进一步开发拓展到其他违禁添加药物的快速定量应用。

基于近红外高光谱成像技术的新鲜与冻融牛肉鉴别技术研究

研究运用近红外高光谱成像技术对新鲜与冻融的牛肉进行判别。将45个牛肉样品随机分为两组,第一组25个为新鲜样品,第二组20个作为冻融样品。本实验通过高光谱成像仪获取样品的光谱图像数据,并对图像校正处理后进行分割,分离出感兴趣区域（ROI,Region of Interest）。然后再提取感兴趣区域的平均光谱,并将其作为样品的高光谱数据。经过对高光谱数据的多元散射校正（MSC,Multiplicative Scatter Correction）预处理,应用偏最小二乘回归（PLSR,Partial Least Squares Regression）,在全光谱范围（950~1500 nm）构建了本实验的最优模型。实验表明,该模型具有较高的预测精度,其判别正确率为94.4%。因此,近红外高光谱成像技术对冻融牛肉的鉴别检测具有适用性。

探讨基于近红外脑成像技术的阈下抑郁情志刺激反应机制研究可行性

近红外脑功能成像技术是近几年发展起来用于动态检测脑功能的方法,能够很好地反映抑郁人群认知活动期间大脑有氧代谢的变化,为阈下抑郁研究提供了一个新思路。本研究通过文献综述,结合中医情志理论,在过往研究的基础上基于近红外脑功能成像技术探讨中医情志刺激对阈下抑郁的反应机制,为后期研究提供理论与实践可行性的依据。

术中近红外荧光成像技术识别甲状旁腺的探讨

目的探讨术中近红外荧光成像(NIFI)技术识别甲状腺癌根治术中甲状旁腺的可行性及该技术是否可降低术后甲状旁腺功能减退的发生率。方法前瞻性分析安徽省立医院甲乳外科2020年7月~2020年9月60例符合研究标准的甲状腺癌患者,随机分为两组:传统组30例,NIFI组30例,比较分析两组术中识别甲状旁腺的例数,术后出现手脚麻木等甲状旁腺功能减退症状的例数,术后1~3 d血钙浓度及PTH水平。结果NIFI组术中识别甲状旁腺的例数多于传统组,且术后出现手脚麻木等甲状旁腺功能减退的例数少于传统组(P<0.05),NIFI组术后1~3 d血清Ca^(2+)<2.00 mmol/L的例数低于传统组(P<0.05),两组术后1~3 d血PTH水平差异无统计学意义(P>0.05)。结论术中近红外荧光成像技术可协助外科医师术中无创、精确识别甲状旁腺,降低术后甲状旁腺功能减退的发生率。

近红外显微成像技术

以烟草混合样品为例简要介绍近红外显微成像技术和近红外显微镜的使用,介绍与之相关的实现化学成分鉴别的图像处理方法及图像显示方式。

利用近红外长余辉发光成像技术研究纳米颗粒经肺暴露后在生物体的迁移途径

大气中的超细颗粒物(粒径小于100 nm)由于其超小的粒径,容易进入生物体的循环系统,对其造成极大的伤害;并且因其粒径小,这些超细颗粒物很难在生物体内被示踪,因此研究超细颗粒物在生物体内的迁移过程对于研究大气颗粒物毒理具有重要意义.在本文中,采用近红外长余辉发光成像技术来研究超细颗粒物经肺暴露后在生物体体内的迁移示踪,选择了具备良好生物相容性的多孔二氧化硅为载体,负载具良好近红外长余辉发光性能的ZnGa_(2)O_(4)∶Cr(ZGO)模拟大气中的超细颗粒物(ZGO@SiO_(2)).研究结果表明,颗粒经由气管入肺后,会经循环系统迁移到体内其他器官,主要分布于心脏、肝脏和脾脏中,少量分布于肾脏,这可以为下一步研究超细颗粒物的生物毒理提供支持.

中文音素言语流畅性任务的近红外脑功能成像研究

本文使用近红外脑功能成像技术探测正常被试在中文音素言语流畅性任务时的脑激活模式,34名右利手大学生被试参加了实验,实验任务为音素言语流畅性任务,采用近红外脑功能成像仪检测被试额颞区在任务时的激活情况,结果发现该任务激活了大脑双侧的额颞区,双侧缘上回的激活可能为中文音素言语流畅性任务的语言特异性激活脑区,该研究为临床诊断提供了参考价值。

基于近红外CCD成像的带钢纠偏系统中图像预处理

介绍了CCD技术和近红外成像技术在带钢纠偏系统中的应用,着重讲解了系统的工作原理和构成,并介绍了采用近均值滤波器时图像信号进行预处理的方法以及边缘检测算法初步设计思想。

功能性近红外脑成像研究双侧中度以上听力损失对婴儿大脑皮层功能的影响

目的探讨外周听觉通路异常是否在生命早期已对皮层功能正常发育产生影响,为儿童早期听力损失干预及康复计划的制定提供依据。方法50例婴儿(3~6月龄)纳入研究,其中听力正常35例(听力正常组),双侧对称性中度及以上程度感音神经性听力损失15例(听力损失组),分别进行静息态功能性近红外脑成像技术(functional near-infrared spectroscopy,fNIRS)测试,采用半球自主性系数(hemispheric autonomy index,AI)评估大脑皮层的功能特性。结果两组婴儿AI的空间分布存在差异,听力正常组婴儿左侧颞叶AI显著高于右侧(L-R=0.0751±0.0148,P<0.0001),听力损失组婴儿左侧额叶AI显著高于右侧(L-R=0.0643±0.0187,P<0.0001)。结论中度及以上程度感音神经性听力损失婴儿在3~6月龄时大脑皮层功能已与听力正常婴儿产生差异。

Simon效应的近红外研究

该研究采用近红外成像技术，以30名大学生为被试，旨在验证近红外技术对于探讨反应层面冲突控制神经机制的有效性．实验过程中，要求被试按键判断计算机屏幕上出现的颜色块的颜色，包含2个实验条件：不一致条件（刺激颜色对应的按键位置和刺激出现的位置不同）和一致条件（刺激颜色对应的按键位置和刺激出现的位置相同）．结果发现，不一致条件的反应时显著长于一致条件的反应时，说明被试需要更多的时间抑制冲突．此外，氧合血红蛋白浓度（HBO）的变化在刺激出现后9～12s时达到最高值．在此时间段内对Simon效应和HBO在两条件之间的差异进行相关分析。发现在9～10s时额叶左侧的HBO差值与Simon效应有统计学意义（P〈O．05）；在11～12s时额叶左侧和额中右侧的HBO差值也与Simon效应有统计学意义（P〈O．05）．这说明额叶与个体冲突控制能力有着显著相关，验证了近红外技术对于探讨冲突控制神经机制的有效性．

红外成像系统:设计、分析、建模和测试Ⅻ

为了减少对地下水的污染并优化施肥的效应。