痛觉的近红外脑功能成像的研究

发布时间：2020-12-05 01:52

　　大脑是人体最复杂的器官，解密大脑的运转方式、探索生命之谜，是无数科学家潜心研究的艰难课题。自J bsis于1977年第一次观察到人体组织对近红外光具有良好的穿透能力之后，人们开始用NIRS技术来研究脑功能活动。疼痛的解剖生理学表明，人体受到疼痛刺激后，参与处理疼痛信息的大脑皮质的部分区域处于激活状态，引起区域内的血氧含量的改变，由于血液内的含氧血红蛋白（HbO2）与去氧血红蛋白（Hb）对近红外波段（600-1300nm波长）的光波的吸收特性不同，通过探测出射光波强度即可反应出生理变化。本文依据760nm、850nm两波长的近红外光与人体组织的相互作用特性和修正朗伯-比尔定律为基础，自行设计和制作了一套以双波长近红外LED为光源并有8路探测通道的检测系统。本系统中使用单片机做为控制整个电路的核心器件，主要用来控制LED光源驱动器以循序点亮光源，并控制8路通道的A/D转换以及将数字信号上传至上位机。本系统选用在700nm⁸50nm波长范围内具有很高的光谱响应度的光敏管OPT101做为光信号的接收设备。上位机程序基于Visual C++6.0平台，完成对表征血氧信息数据... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

大脑半球外侧的动脉血液是一种不透明的、呈现粘稠状的红色液体，由血浆和血红蛋白组成

在生物组织中主要的吸收色团包括血红蛋白，线粒体中的细胞色素氧化酶，肌红蛋白的胆红素、原血红素，以及组织内的脂肪、黑色素、水等。在近红外波段水的吸收系数远低于血红蛋白的吸收系数，其他成分比较平稳，对光的吸收系数不随时间的推移而改变，因此 HbO2和 Hb 成为导致近红外光波强度变化的主要成分。2.4.1 HbO2、Hb 对近红外的吸收特性HbO2和 Hb 在近红外波段(650nm~1100nm)范围内的吸收光谱如图 2-6 所示。常常用消光系数来描述介质对光的吸收特性。从吸收谱线中能够看出 HbO2和Hb 在 805nm 波长处消光系数相同，是一个等吸收点。在波长小于 805nm 范围内，Hb 的消光系数大于 HbO2的消光系数，Hb 在 760nm 处呈现出最大的吸收峰，而在波长大于 805nm 的范围内，两种蛋白的消光系数发生了转折，即 HbO2的消光系数大于 Hb 的消光系数。因此在 805nm 的两侧区域各选择一个波长，便可以确保 HbO2和 Hb 对光吸收的差动效应。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2.4.2 大脑外层组织结构对近红光的吸收性从人体头部的解剖结构来观察，从外部到内部的结构顺次为头皮、颅骨、脑脊液、脑灰质和脑白质，成年人前额叶的结构示意图[39]如图 2-7。由于要测量的部分是脑灰质，位于里层，所以需要探讨外层组织对近红外光的吸收性。

【参考文献】：
期刊论文
[1]近红外功能成像观察三叉神经痛触发痛与前额叶氧合血红蛋白变化的相关性[J]. 辛佳炜,王岩,敖强,左焕琮.  中华临床医师杂志(电子版). 2012(19)
[2]近红外光谱无创血糖测量中背景扣除方法的研究[J]. 刘蓉,谷筱玉,徐可欣.  光谱学与光谱分析. 2008(08)
[3]用近红外光谱检测人体组织氧含量[J]. 腾轶超,丁海曙,田丰华,黄岚.  清华大学学报(自然科学版). 2004(06)

博士论文
[1]联合近红外光谱术的多生理参数监测及运动能力评估[D]. 王帮德.华中科技大学 2012
[2]近红外光谱术用于在体光快信号检测的初步研究[D]. 张中兴.华中科技大学 2011
[3]近红外空间分辨光谱技术及其在脑氧无损检测中的应用[D]. 腾轶超.清华大学 2006
[4]近红外光谱技术用于前额叶皮层工作记忆作用的研究[D]. 李成军.华中科技大学 2005

硕士论文
[1]前额叶Stroop效应的fNIRS/ERP多模式成像研究[D]. 李黎.华中科技大学 2007
[2]新生儿脑血氧监护仪的研制[D]. 刘铭.天津大学 2005



本文编号：2898649