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英国UCL NTS近红外光学脑成像系统

由欧洲著名的伦敦大学学院生物医学光学研究实验室医学物理与生物工程系研究小组设计和制造的先进光学脑成像系统可实时对大脑活动进行非侵入式成像。

技术:光学脑成像图将EEG的易用性、低成本和便携性与MRI的成像能力结合起来。它利用近红外光对大脑进行实时功能成像。置于头皮上的光导纤维阵列利用氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白特有的红外吸收光谱测量血量的表层变化和氧化。

UCL系统:我们的系统由生物医学光学研究实验室(BORL)开发,是26年卓越研究的结晶。在对象头部的16个不同点处注入两个波长的红外光,然后在16个不同的检测点处测量扩散光1,2。由于采用一种精密照明技术,允许对光源和探测器进行非常灵活的定位,因此,系统可方便地进行配置,以研究成人、儿童或新生儿。一个泡沫覆盖的垫子用于将光导纤维牢牢但舒适地固定到对象头部,整个系统通过一个易于操作的图形用户界面进行控制。与我们的商业竞争对手相比,我们可以更低成本提供系统(全尺寸或预订),我们的客户将受益于我们的专业技能。

应用:欧洲的多个研究小组已在使用我们的系统。它被用于开发性心理研究(如研究婴儿对功能和认知任务的反应3,4,5,6,开发儿童语言)以及新生儿科学(如早产婴儿对疼痛的反应及新生儿发作监控7,8,9)。它还用于研究成人大脑损伤。但这只是开始;它将对许多相关领域的研究者都有用。

数据分析:每个源-探测器对构成一个“通道”。数据可通过通道传输,显示头部各个位置的血红蛋白氧化和浓度如何随着时间变化。该装置相当于在多个大脑位置同时分别进行许多近红外光谱测量,系统每秒能够获取高达10幅完整的皮层图像。

 

上面左图显示了光导纤维束的一种可能排列,这些光导纤维束被置于一位四个月大婴儿头部的左右颞区。将一位妇女脸部和一台挖掘机的照片交替向婴儿展示,每次持续数秒,总共数分钟。右图绘制了一条特定通道的氧合、脱氧和总血红蛋白随时间的浓度变化。这表明,由于脸部照片刺激,氧合血红蛋白浓度增加,而脱氧血红蛋白浓度稍稍下降。

成像:相同数据还可处理成各种类型的图像,以突出血红蛋白氧化或浓度的变化。左图描绘了前面试验中婴儿大脑的左右颞区。左颞区对脸部刺激的响应比右侧更加强烈。

经过验证的可信技术:我们已经为欧洲不同小组制造了许多系统,包括:巴黎Ecole des Hautes Etudes、布达佩斯中欧大学、曼彻斯特大学、南伦敦国王学院医学系、伯贝克学院(伦敦大学的一部分)婴儿实验室,当然还有我们自己的UCL小组。我们的一个系统正用于研究营养不良对冈比亚儿童认知发展的影响,该项目由盖茨基金会赞助。

 

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Hb02Μ摩尔浓度变化

 全球已售出50多套仪器。

国外用户:巴黎Ecole des Hautes Etudes、布达佩斯中欧大学、曼彻斯特大学、

南伦敦国王学院医学系、伯贝克学院婴儿实验室等

中国用户:中国科学院生物物理所,北京第二外国语学院大学,北京大学