fNIRS脑成像测量方法及分析综述
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发布时间：2024-09-27 14:25
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时间：2024-10-22 06:57
功能性近红外光谱成像（fNIRS）是一种非侵入性脑功能成像技术，广泛应用在认知神经科学、心理学、教育学和医学领域。fNIRS通过近红外光探测脑组织中的血氧变化，间接测量脑功能活动。其原理基于近红外光在生物组织中的光学特性及血液中血红蛋白的吸光特性。大脑活动时，局部血氧饱和度变化，fNIRS监测这些变化以获取脑功能信息。以下为fNIRS的测量方法、数据采集与处理、功能近红外数据处理工具包的概述。
一、常见fNIRS测量方法
1. 持续波法（CW）：最常用的测量方法，依赖于恒定强度的近红外光源。
2. 时间分辨法（TR）：利用脉冲光源测量光子在组织中的时间分布，获取光学特性。
3. 频率调制法（FD）：通过调制光源频率分析光在组织中的相位和振幅变化。
4. 高密度fNIRS（HD-fNIRS）：采用高密度排列的光源与探测器，覆盖更大头皮区域，提供高空间分辨率脑功能图像。
5. 多模态成像：结合fNIRS与其他成像技术，如fMRI、EEG，提供更全面的脑功能信息。
6. 移动fNIRS：开发便携式、无线设备，适用于自然环境下脑功能研究。
7. 功能连接性分析：分析不同脑区协同活动，研究脑功能网络。
二、fNIRS数据采集与处理
1. 实验设计、设备校准、数据采集。
2. 预处理、信号分离、光学密度变化计算（公式显示）。
3. 血氧浓度变化计算（公式显示）。
4. 统计分析、结果可视化。
三、fNIRS功能近红外数据处理工具包
1. NIRS_SPM：开源工具包，基于SPM工具包和Matlab平台，识别主流fNIRS设备数据格式，进行激活分析、统计、预处理、通道定位、ROI分析、时间序列分析等。
2. Homer2/Homer3：基于MATLAB的分析和显示工具，提供预处理、运动伪迹去除（样条插值、PCA、小波分析）等功能。
3. FC-NIRS：功能连接性分析工具，由北京师范大学开发，包含功能连接分析、可视化、网络分析，信号质量控制、批处理功能。
4. fNIRSOFT：软件包，通过GUI和脚本处理、分析、可视化功能性近红外光谱信号，标准版和专业版功能有所不同。
5. NeuroDOT_Beta：兼容Matlab 2015的免费工具箱，包含Data、Documentation、Functions和Support_Files文件夹。
6. Nirstorm：Brainstorm工具包的免费插件，用于EEG/MEG溯源分析，通过Nirstorm可分析fNIRS数据，功能包括滤波、降噪、运动矫正、MBLL、窗口平均、GLM统计分析等。
7. PHOEBE：实时测量和显示fNIRS光极与头皮光耦合的MATLAB开源工具包，帮助优化fNIRS信号质量。
以上工具研究连接合集，用于fNIRS数据处理与分析。如需了解产品服务及解决方案，请联系相关机构。关注@形宙数字，了解更多hfechina.com/学习论坛，获取人因知识。我们致力于为客户提供有价值的产品、服务和整体解决方案，包括生物力学实验室建设、心理学实验室建设、神经科学研究、脑机接口应用、人机环境情景模拟、人因工程实验室建设、心理及行为学实验室解决方案、用户体验与交互研究实验室解决方案。
