【摘要】：近年來,隨著“人類腦研究計劃”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,它兼顧了時間分辨率和空間分辨率,同時具有無創(chuàng)、便攜、價格便宜、使用簡單而且對被試和環(huán)境限制小等優(yōu)勢,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)用價值。本文基于此開展了基于鎖相光子計數(shù)檢測的多波長近紅外腦功能成像系統(tǒng)的研究。fNIRS是通過測量氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白濃度變化量來反映腦功能活動狀況。為了去除水的影響,更精確地測量大腦皮層的新陳代謝水平,我們選用了三波長測量方案。本文中,我們設(shè)計了恒流源驅(qū)動的三波長LED光源。本文提出將高靈敏度的單光子計數(shù)技術(shù)與具有多通道并行測量能力的鎖相檢測技術(shù)相結(jié)合,發(fā)展了鎖相光子計數(shù)檢測方式,采用數(shù)學(xué)推導(dǎo)與圖解方式以及對應(yīng)的線性實驗驗證了該方法的有效性和正確性。在此測量方式基礎(chǔ)上,初步搭建了每通道3波長共20個光源通道和12個探測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,實現(xiàn)了光源的頻分復(fù)用,然后基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)開發(fā)套件完成了系統(tǒng)測量過程的自動化控制和對待測混合光信號的數(shù)字鎖相解碼,進而實現(xiàn)對出射光所攜帶的相關(guān)生理信息的提取。為了驗證系統(tǒng)的實際性能,本文設(shè)計并實施了系統(tǒng)性能評估實驗以及一系列包含不同吸收對比度目標(biāo)體的仿體實驗。實驗結(jié)果表明,本文所發(fā)展的成像系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多光源同時激勵以及多通道并行測量,同時通過驗證系統(tǒng)對異質(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（MEG）探測的是大腦進行功能活動時處于興奮狀態(tài)的腦場變化[13]，，屬于直接測量技術(shù)。MEG 同 EEG 和辨率，然而 MEG 信號的檢測容易受到人體生理造價昂貴，導(dǎo)致 MEG 技術(shù)無法得到大范圍的推試者的身體需要被束縛起來[4]，魯棒性較低，這檢測如圖 1-2 所示。

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

【參考文獻】

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;儲康康;;高功能孤獨障礙兒童抑制功能的腦近紅外成像研究[J];中國心理衛(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;基于NIRS的腦組織血液動力學(xué)參數(shù)檢測系統(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)制及基于單光子計數(shù)的數(shù)字鎖相檢測系統(tǒng)[D];天津大學(xué);2012年

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

本文編號：2597100