發(fā)布時(shí)間： 2025-09-21 點(diǎn)擊次數(shù)： 131次
隨著腦科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)以及智能醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展，可穿戴近紅外腦成像系統(tǒng)作為一種新興技術(shù)，正逐步走向?qū)嶋H應(yīng)用。它結(jié)合了近紅外光譜（NIRS）技術(shù)和便攜式、舒適的可穿戴設(shè)備，具備對(duì)腦部活動(dòng)進(jìn)行無創(chuàng)、實(shí)時(shí)、便捷監(jiān)測(cè)的能力。
1.光源和探測(cè)器陣列
核心部件是光源和探測(cè)器陣列。光源一般采用LED或激光二極管，通過特定波長(zhǎng)的光照射到頭部。探測(cè)器則負(fù)責(zé)接收反射回來的光信號(hào)，常使用光電二極管（photodiodes）來檢測(cè)這些信號(hào)。
為了確保信號(hào)的準(zhǔn)確性，光源和探測(cè)器需要在頭部固定，并確保其位置不會(huì)因佩戴者的動(dòng)作而發(fā)生偏移。為了避免外界環(huán)境光的干擾，通常會(huì)使用光纖傳輸技術(shù)來傳遞光信號(hào)，避免信號(hào)的丟失或變形。
2.信號(hào)處理與數(shù)據(jù)采集模塊
采集到的光信號(hào)需要經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和分析。信號(hào)處理模塊的主要任務(wù)是去除噪聲，濾除不必要的信號(hào)干擾，并通過算法提取出腦部活動(dòng)的有用信息。通常，這一過程會(huì)借助高性能的處理器和軟件算法（如濾波器、傅里葉變換、最小二乘法等）來完成。
3.傳輸與顯示模塊
經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)、移動(dòng)設(shè)備或云端，供科研人員或臨床醫(yī)生進(jìn)行進(jìn)一步分析。大多數(shù)系統(tǒng)還配有實(shí)時(shí)顯示屏，能夠顯示腦部活動(dòng)的動(dòng)態(tài)變化，幫助監(jiān)測(cè)者觀察和分析實(shí)驗(yàn)過程中的腦功能狀態(tài)。
4.佩戴舒適性與便捷性設(shè)計(jì)
另一個(gè)重要設(shè)計(jì)考慮是佩戴的舒適性。因?yàn)樵撓到y(tǒng)需要與佩戴者的頭部緊密接觸，因此設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到佩戴的舒適性和安全性。例如，頭戴裝置需要設(shè)計(jì)成適合不同頭型的可調(diào)結(jié)構(gòu)，避免長(zhǎng)時(shí)間佩戴帶來的不適感或疼痛。
此外，為了便于日常使用和移動(dòng)，許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)為輕便、便攜且電池續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，這使得使用者可以在不同場(chǎng)景下應(yīng)用該設(shè)備，無論是實(shí)驗(yàn)室研究還是臨床監(jiān)測(cè)。
可穿戴近紅外腦成像系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域：
1.神經(jīng)科學(xué)研究
出現(xiàn)為神經(jīng)科學(xué)研究提供了更為便捷和實(shí)時(shí)的工具。研究人員可以通過該設(shè)備觀察大腦在不同認(rèn)知任務(wù)下的活動(dòng)變化，例如在記憶、注意力、決策等任務(wù)下，腦區(qū)的血流和氧氣消耗變化。這些信息有助于揭示大腦功能的細(xì)節(jié)，促進(jìn)神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究。
2.腦疾病監(jiān)測(cè)與早期診斷
在腦疾病的早期診斷和監(jiān)測(cè)中具有重要潛力。例如，在阿爾茨海默病（AD）、帕金森病、癲癇等神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，患者的腦部血流、代謝等指標(biāo)常常出現(xiàn)異常。通過對(duì)這些異常的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，醫(yī)生可以及時(shí)干預(yù)，延緩病情進(jìn)展。
3.腦-機(jī)接口（BCI）
可與腦-機(jī)接口技術(shù)結(jié)合，幫助腦癱、截癱等患者通過大腦控制外部設(shè)備（如假肢、輪椅、計(jì)算機(jī)等）。這種技術(shù)利用腦電信號(hào)或腦部血流變化來解碼用戶的意圖，從而控制外部設(shè)備進(jìn)行交互。
4.認(rèn)知訓(xùn)練與腦反饋
近年來，腦反饋訓(xùn)練作為一種新型的認(rèn)知訓(xùn)練方法逐漸受到關(guān)注。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大腦的活動(dòng)，參與者能夠通過訓(xùn)練提高特定腦區(qū)的活躍度，從而改善認(rèn)知能力、情緒調(diào)節(jié)等?？蔀榇祟愑?xùn)練提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持。
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