发布于 2026-08-29
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近红外脑成像技术利用近红外光具组织穿透性，近红外光与脑组织中血红蛋白相互作用，探测器接收光信号转电信号，经阵列式采集，采集到的电信号经预处理等算法分析，从年龄、病史、生活方式角度需考虑相应因素来提取脑功能信息。
一、近红外光的传播与组织相互作用
近红外脑成像技术利用近红外光（波长通常在650-900nm范围）具有一定组织穿透性的特点。近红外光发射器发射出特定波长的近红外光，这些光进入头部后，会与脑组织中的血红蛋白等成分发生相互作用。血红蛋白分为氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白，它们对近红外光的吸收特性不同，氧合血红蛋白主要吸收800-900nm波长的光，脱氧血红蛋白主要吸收650-750nm波长的光。当大脑不同区域的神经活动变化引起血氧水平改变时，血红蛋白的氧合状态发生变化，对近红外光的吸收和散射情况就会不同，从而使探测器接收到的光信号产生差异。
二、信号的采集与转换
探测器接收经过头部组织后的光信号，然后将光信号转换为电信号。这个过程中，需要多个发射器和探测器进行组合布置，通常会在头部特定位置放置发射器和探测器阵列。例如，采用发射-探测对的方式，多个发射-探测对分布在头部不同区域，以全面采集大脑不同部位的光信号信息。通过这种阵列式的采集方式，可以覆盖大脑的多个脑区，从而获取较为全面的脑功能活动相关的光信号数据。
三、信号的处理与脑功能信息提取
采集到的电信号会经过后续的信号处理算法进行分析。首先要进行噪声去除等预处理步骤，然后利用数学模型来解析光信号变化与大脑神经活动的关系。常见的算法包括基于比尔-朗伯定律的相关算法，通过该定律建立光信号变化与组织中血红蛋白浓度变化的定量关系，进而推算出大脑不同区域的血氧变化情况，以此来反映大脑的功能状态，比如可以用于研究大脑在认知、运动等不同功能活动时的区域激活情况等。从年龄角度，儿童由于颅骨厚度、脑组织发育等特点，在信号处理时可能需要考虑与成人不同的组织光学特性参数；对于有脑部疾病病史的人群，其头部组织的光学特性可能已发生改变，在信号处理时要结合病史信息对数据进行更精准的校正和分析；生活方式方面，若被检测者头部有假发等可能影响光传播的物品，需要在数据处理时评估其对光信号的干扰并进行相应修正，以确保提取的脑功能信息准确可靠。
