一、LabNIRS/16近紅外腦成像儀產(chǎn)品介紹

LABNIRS是島津公司于北京第十一屆OHBM會(huì)議推出的新一代近紅外光學(xué)腦成像系統(tǒng)，島津新研制的LABNIRS對(duì)近紅外光學(xué)腦成像系統(tǒng)具有革命性的改進(jìn)。近紅外光學(xué)腦成像系統(tǒng)隨著應(yīng)用越來越廣泛，其在時(shí)間分辨率以及空間分辨率上的不足成為其應(yīng)用的壁壘，島津研制的LABNIRS近紅外光學(xué)腦成像系統(tǒng)在時(shí)間分辨率以及空間分辨率上有成倍提高，從而支持高密度測(cè)量，使近紅外光學(xué)腦成像系統(tǒng)有更為高精度和廣泛的應(yīng)用。LABNIRS還具備很多擴(kuò)展功能，例如與腦電圖(EEG)同步測(cè)量和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，這些豐富的功能使得它可以在更多領(lǐng)域內(nèi)支持*的腦功能相關(guān)研究。

二、島津新一代科研型近紅外光腦成像LABNIRS技術(shù)與性能介紹

LABNIRS是島津公司于北京第十一屆OHBM會(huì)議推出的新一代近紅外光學(xué)腦成像系統(tǒng)，島津新研制的LABNIRS對(duì)近紅外光學(xué)腦成像系統(tǒng)具有革命性的改進(jìn)。*，近紅外光學(xué)腦成像系統(tǒng)隨著應(yīng)用越來越廣泛，其在時(shí)間分辨率以及空間分辨率上的不足成為其應(yīng)用的壁壘，島津研制的LABNIRS近紅外光學(xué)腦成像系統(tǒng)在時(shí)間分辨率以及空間分辨率上有成倍提高，從而支持高密度測(cè)量，使近紅外光學(xué)腦成像系統(tǒng)有更為高精度和廣泛的應(yīng)用。

LABNIRS是一款用于捕捉大腦行為功能的光學(xué)成像系統(tǒng)，它利用安全的近紅外光來測(cè)量大腦皮層的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白含量。

測(cè)量過程對(duì)被測(cè)人的運(yùn)動(dòng)并無嚴(yán)格限制，被測(cè)人可以一邊進(jìn)行近似日常的行為活動(dòng)一邊完成腦功能的測(cè)量。

LABNIRS還具備很多擴(kuò)展功能，例如與腦電圖(EEG)同步測(cè)量和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，這些豐富的功能使得它可以在更多領(lǐng)域內(nèi)支持的腦功能相關(guān)研究。

三、近紅外腦成像儀七大特點(diǎn)

1. 使用三波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器，確保了測(cè)試的可靠性和*性。

2. 光電倍增器保證了測(cè)量的高靈敏度。

3. 激光發(fā)射可編程控制，研究者可以根據(jù)具體需求實(shí)現(xiàn)測(cè)量范圍的任意組合。

4. 與EEG\fMRI \TMS聯(lián)用技術(shù)。

5. 新型光纖頭部固定支架（*FLASH：Flexible Adjustable Surface Holder第4254420號(hào)）。

6. 支持高密度測(cè)量。

7. 完善和豐富的軟件功能。

四、三波長(zhǎng)同時(shí)測(cè)量

用近紅外光穿透大腦表層，檢測(cè)由于諸多問題引起的大腦血流量變化時(shí)，由于大腦組織自身跳動(dòng)的原因，檢測(cè)值可能會(huì)發(fā)生不穩(wěn)定?誤差等情況。為了降低這類情況，即為了測(cè)得穩(wěn)定的高精度檢測(cè)值，包括含氧血紅蛋白及脫氧血紅蛋白的等吸收點(diǎn)的波長(zhǎng)，近紅外半導(dǎo)體激光是長(zhǎng)壽命光源，為實(shí)現(xiàn)高精度且穩(wěn)定的檢測(cè)，使用的是3波長(zhǎng)以上的時(shí)間分割檢測(cè)方式或頻率調(diào)制方式。

島津采用3波長(zhǎng)（780±5nm 805±5nm 830±5nm）半導(dǎo)體激光器，能進(jìn)行更穩(wěn)定的檢測(cè)大腦血紅蛋白的含量變化。同時(shí)是用時(shí)間分割檢測(cè)方式，避免相鄰區(qū)域因同時(shí)發(fā)射激光而引起的串?dāng)_。

光電倍增器保證了測(cè)量的高靈敏度。

光電倍倍增器的動(dòng)態(tài)范圍更為寬泛，可實(shí)現(xiàn)寬泛條件的檢測(cè)。光電倍增器可實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)的倍增放大，也是比較昂貴的檢測(cè)器，在LABNIRS上，同時(shí)使用了24組的光電倍增器。

五、系統(tǒng)聯(lián)用技術(shù)

1.可以與EEG實(shí)現(xiàn)聯(lián)用，具有聯(lián)用的光纖帽以及軟件支持。

2.可以與fMRI聯(lián)用，同步測(cè)量fMRI信號(hào)，提供NIRS數(shù)據(jù)和fMRI數(shù)據(jù)融合軟件。提供15M長(zhǎng)光纖與fMRI聯(lián)用。

3.可以與TMS聯(lián)用，MAGSTIM進(jìn)行聯(lián)用。

六、新型光纖頭部固定支架

FLASH（Flexible Adjustable Surface Holder）——靈活可調(diào)式表面支架

這套支架可適用于不同曲線的頭型，不僅適用于成人也適用于不同年齡的兒童。以下四種支架可供選擇：

頭頂用支架---測(cè)量頭部頂區(qū)

側(cè)頭用支架---測(cè)量頭部的兩側(cè)區(qū)域，還可選配成覆蓋頭后部和前部的支架

全頭用支架----測(cè)量整個(gè)頭部

前額用支架----測(cè)量前額區(qū)域

七、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

1、友好的用戶界面和豐富的統(tǒng)計(jì)學(xué)工具

2、從測(cè)量到分析的所有操作都在一個(gè)清晰、圖像的界面顯示。強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)處理支持功能是由包括附加任務(wù)，去除噪音和去除偽跡（光滑的濾波，頻波），任務(wù)之間的刪減，統(tǒng)計(jì)計(jì)算和獨(dú)立成分分析的數(shù)據(jù)分析功能所提供。

3、出色的可升級(jí)特性

儀器的使用可與其應(yīng)用需求有效地匹配。既可以作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，也可以把兩個(gè)系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)100個(gè)或更多的測(cè)量通道。

4、支持高密度測(cè)量

近紅外光學(xué)腦成像的空間分辨率受到激光發(fā)射和時(shí)間分辨的影響，先前的近紅外光學(xué)腦成像儀只能做到3cm的空間分辨率，島津新一代近紅外光學(xué)腦成像儀LABNIRS將時(shí)間分辨率提高到單通道6ms，比先前型號(hào)提高了4倍，因此支持高密度測(cè)量的要求，將空間分辨率提高到1.5cm。為科研工作者提供了更為準(zhǔn)確的空間定位，進(jìn)行更為精確的腦功能研究。

5、采用GLM模型的統(tǒng)計(jì)軟件

該統(tǒng)計(jì)測(cè)試軟件基于一般線性模型（General Linear Model）。

簡(jiǎn)易地設(shè)定統(tǒng)計(jì)參數(shù)和反應(yīng)函數(shù)，包括測(cè)試項(xiàng)目和顯著性水平，然后點(diǎn)擊統(tǒng)計(jì)分析按鈕來自動(dòng)標(biāo)黃統(tǒng)計(jì)上顯著的通道。Delta (δ)函數(shù),Gaussian函數(shù)和gamma(γ) 函數(shù)（2-參數(shù)變量）可作為反應(yīng)函數(shù)。滯后時(shí)間和轉(zhuǎn)換時(shí)間也可作為參數(shù)設(shè)置。測(cè)試結(jié)果會(huì)以數(shù)字式或圖表的方式來顯示或存儲(chǔ)，同時(shí)也包括T值結(jié)果圖譜。

6、獨(dú)立成分分析軟件

除了腦活動(dòng)信號(hào)以外，還有幾個(gè)獨(dú)立成分也疊加在NIRS 數(shù)據(jù)里，包括脈搏率和皮膚血流的起伏波動(dòng)。獨(dú)立成分分析（ICA）是一種將這些成分提取分離的方法。成像結(jié)果可以在去除含有偽跡的特定獨(dú)立成分后重新編排顯示。

7、擴(kuò)展應(yīng)用范圍

同步腦電圖（EEG）測(cè)量系統(tǒng)（選配），通過局域網(wǎng)（LAN）將FOIRE系統(tǒng)與腦電圖分析(EEG)聯(lián)結(jié)起來，同時(shí)使用全頭用支架進(jìn)行工作，即可在實(shí)現(xiàn)超過100通道（使用兩臺(tái)FOIRE系統(tǒng)）功能的近紅外光譜（fNIRS）檢測(cè)和同時(shí)完成zui高64個(gè)通道的EEG檢測(cè)。fNIRS數(shù)據(jù)根據(jù)EEG的時(shí)間分辨率插入并生成一個(gè)與EEG數(shù)據(jù)具有相同時(shí)間軸的整合文件，然后保存在同一分析電腦中。而實(shí)現(xiàn)MRI 和fNIRS數(shù)據(jù)的融合除了需要分析電腦安裝MRI融合軟件外，還要在分析電腦上（通過USB端口）連接一個(gè)3D 數(shù)字化儀。

8、核磁共振成像MRI 融合軟件（選配）

MRI融合軟件是基于3D 信息得到的成像結(jié)果，而非通過算法模型將平面圖譜投射到曲線表面（傳統(tǒng)方法）。這種方法*可以提高廣域成像的精確性；第二能夠得到任意測(cè)試點(diǎn)陣的成像結(jié)果；第三也可以得到整個(gè)頭部的成像結(jié)果。（采用全頭用支架）。

八、附錄技術(shù)參數(shù)

1、 主機(jī)

1.1測(cè)量項(xiàng)目：腦部氧合血紅蛋白、脫氧血紅蛋白、 總血紅蛋白濃度的變化量。

1.2測(cè)量時(shí)間分辨率：獨(dú)立通道檢測(cè)時(shí)間≤6ms，52通道掃描時(shí)間≤24ms。

1.3測(cè)量空間分辨率：≤1.5cm,支持高密度測(cè)量。

1.4單體zui大測(cè)量通道（非斷層）：52通道。

1.5采樣頻率：≥1000Hz。

2、光源及紅外光波屬性

2.1光源類型：近紅外半導(dǎo)體激光

2.2 紅外光波安全等級(jí)： Class 1

2.3 測(cè)量方法：三波長(zhǎng)吸收率，即同時(shí)參與數(shù)據(jù)采集的光源波長(zhǎng)有三種。

2.4光源發(fā)射器zui大輸出功率：≥30mw

2.5發(fā)散角：0.2 ~ 2 mrad

2.6工作溫度范圍：-5℃ ~ 40℃

2.7光源數(shù)量：≥48個(gè)

2.8光纖光損率： ＜5%

3、檢測(cè)器

3.1檢測(cè)器類型：光電倍增管

3.2 線性范圍：≥10^6

3.3增益范圍：-10 ~ +95dB

3.4光感敏感度：≥0.05A/mW

3.5光譜測(cè)量范圍：200nm-1000nm

3.6漂移：＜0.3%（開始記錄5分鐘之后）

3.7檢測(cè)器數(shù)目：≥16個(gè)

3.8檢測(cè)方式：分時(shí)激發(fā)照射法

3.9工作溫度：-25℃ ~ 50℃

4、頭部固定裝置

4.1光纖: L型

4.2頭部固定裝置：全頭帽1頂、與EEG兼容全頭帽1頂、新生兒帽1頂。

4.3用戶可以根據(jù)自己的研究需求自由定義測(cè)量區(qū)域

4.4全頭帽適合各種形狀大小頭型（新生兒除外），無需用戶改裝。

5、 兼容性

5.1  可以實(shí)現(xiàn)與EEG/ERP同步測(cè)試

6、軟件部分

6.1 采集軟件：靈敏度自動(dòng)調(diào)整、測(cè)量參數(shù)可編輯、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操作、事件相關(guān)測(cè)量、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)顯示。

6.2 分析軟件：事件相關(guān)任務(wù)加權(quán)平均、數(shù)據(jù)平滑、積分處理、2D彩色圖形顯示、多線程顯示、文本、圖像存儲(chǔ)。

6.3 一般線性模型統(tǒng)計(jì)軟件 (GLM)：可設(shè)定響應(yīng)函數(shù)和統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

6.4 獨(dú)立成分分析軟件（ICA)：分離并消除被疊加到腦信號(hào)上的脈搏波動(dòng)及皮膚血流（量）波動(dòng)引起的干擾信號(hào)。

6.5 具有帶通濾波器，可以過濾因心跳、呼吸、移動(dòng)、電信號(hào)等引起的噪音。