【摘要】：近年來(lái),隨著“人類腦研究計(jì)劃”的提出,腦科學(xué)領(lǐng)域掀起了研究腦的熱潮。功能近紅外光譜技術(shù)(fNIRS)相比于現(xiàn)今主流腦功能成像方式如腦功能磁共振成像(fMRI)、腦電圖(EEG)以及腦磁圖(MEG)等,它兼顧了時(shí)間分辨率和空間分辨率,同時(shí)具有無(wú)創(chuàng)、便攜、價(jià)格便宜、使用簡(jiǎn)單而且對(duì)被試和環(huán)境限制小等優(yōu)勢(shì),其在腦認(rèn)知科學(xué)研究、臨床神經(jīng)/精神性疾病的病理診斷和療效分析等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。本文基于此開(kāi)展了基于鎖相光子計(jì)數(shù)檢測(cè)的多波長(zhǎng)近紅外腦功能成像系統(tǒng)的研究。fNIRS是通過(guò)測(cè)量氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白濃度變化量來(lái)反映腦功能活動(dòng)狀況。為了去除水的影響,更精確地測(cè)量大腦皮層的新陳代謝水平,我們選用了三波長(zhǎng)測(cè)量方案。本文中,我們?cè)O(shè)計(jì)了恒流源驅(qū)動(dòng)的三波長(zhǎng)LED光源。本文提出將高靈敏度的單光子計(jì)數(shù)技術(shù)與具有多通道并行測(cè)量能力的鎖相檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合,發(fā)展了鎖相光子計(jì)數(shù)檢測(cè)方式,采用數(shù)學(xué)推導(dǎo)與圖解方式以及對(duì)應(yīng)的線性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性和正確性。在此測(cè)量方式基礎(chǔ)上,初步搭建了每通道3波長(zhǎng)共20個(gè)光源通道和12個(gè)探測(cè)通道的近紅外腦功能成像系統(tǒng)。系統(tǒng)采用不同頻率方波調(diào)制LED編碼激勵(lì),實(shí)現(xiàn)了光源的頻分復(fù)用,然后基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)開(kāi)發(fā)套件完成了系統(tǒng)測(cè)量過(guò)程的自動(dòng)化控制和對(duì)待測(cè)混合光信號(hào)的數(shù)字鎖相解碼,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)出射光所攜帶的相關(guān)生理信息的提取。為了驗(yàn)證系統(tǒng)的實(shí)際性能,本文設(shè)計(jì)并實(shí)施了系統(tǒng)性能評(píng)估實(shí)驗(yàn)以及一系列包含不同吸收對(duì)比度目標(biāo)體的仿體實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文所發(fā)展的成像系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多光源同時(shí)激勵(lì)以及多通道并行測(cè)量,同時(shí)通過(guò)驗(yàn)證系統(tǒng)對(duì)異質(zhì)目標(biāo)體的分辨和定位能力,間接證明了系統(tǒng)可以有效分辨在大腦處于靜息和任務(wù)狀態(tài)時(shí)相關(guān)功能區(qū)域吸收系數(shù)的變化。
【圖文】：

圖 1-1 腦電圖檢測(cè)（MEG）探測(cè)的是大腦進(jìn)行功能活動(dòng)時(shí)處于興奮狀態(tài)的腦場(chǎng)變化[13]，，屬于直接測(cè)量技術(shù)。MEG 同 EEG 和辨率，然而 MEG 信號(hào)的檢測(cè)容易受到人體生理造價(jià)昂貴，導(dǎo)致 MEG 技術(shù)無(wú)法得到大范圍的推試者的身體需要被束縛起來(lái)[4]，魯棒性較低，這檢測(cè)如圖 1-2 所示。

圖 1-1 腦電圖檢測(cè)（MEG）探測(cè)的是大腦進(jìn)行功能活動(dòng)時(shí)處于興奮狀態(tài)的腦場(chǎng)變化[13]，屬于直接測(cè)量技術(shù)。MEG 同 EEG 辨率，然而 MEG 信號(hào)的檢測(cè)容易受到人體生理造價(jià)昂貴，導(dǎo)致 MEG 技術(shù)無(wú)法得到大范圍的試者的身體需要被束縛起來(lái)[4]，魯棒性較低，這檢測(cè)如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R741;O657.33

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 蘇艷麗;柯曉燕;潘恒足;楊宏宇;洪珊珊;杭躍躍;肖婷;儲(chǔ)康康;;高功能孤獨(dú)障礙兒童抑制功能的腦近紅外成像研究[J];中國(guó)心理衛(wèi)生雜志;2010年06期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 孟偉;基于多通道數(shù)字鎖相系統(tǒng)的腦功能光學(xué)成像相關(guān)研究[D];天津大學(xué);2014年

2 劉重陽(yáng);基于NIRS的腦組織血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

3 郭卉;多路DDS光源調(diào)制及基于單光子計(jì)數(shù)的數(shù)字鎖相檢測(cè)系統(tǒng)[D];天津大學(xué);2012年

4 阮平巧;組織光學(xué)測(cè)量中光子計(jì)數(shù)技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2597100