近红外脑成像仪图谱采集及分析系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了近红外脑成像图谱采集及分析系统，包括：近红外脑成像图谱采集工作站，其配置为本地采集受试者的近红外脑成像图谱，至少包括用于生成图谱的近红外脑成像仪、用于向受试者提供预设的认知任务的任务模块以及用于分析和存储图谱的本地服务器；远程数据服务器，其与多个近红外脑成像图谱采集工作站连接，并配置为存储标准图谱以生成标准图谱库；所述本地服务器依据所述远程数据服务器的标准图谱库中存储的标准图谱进行分类。该系统能够实现近红外脑成像图谱的采集和远程分析，达到资源共享及远程协助的目的。
【专利说明】
近红外脑成像仪图谱采集及分析系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种脑功能检测系统，特别是一种近红外脑成像图谱采集及分析系统。
【背景技术】
[0002]目前心理障碍主要是症状经验性诊断，临床上缺乏便捷的辅助症状识别技术。但随着例如功能性磁共振(fMRI)、正电子发射断层显像术(PET)和单电子发射断层显像术(SPECT)等无创检测方法的逐渐应用，深化了研究工作者对精神障碍患者的发病机理和疾病过程的认识。比如，现已经证实抑郁症患者的前额功能影像有异常。但由于fMR1、PET、SPECT等设备使用时或多或少会有诸如体积偏大、价格偏高、噪声大、时间长、不耐受、幽闭(可能影响测试结果)与不自然(可能影响测试结果)等方面原因，因此在目前的心理障碍诊断过程中并没有得到实际的临床应用。
[0003]近红外光谱脑成像(fNIRS)技术是近年发展起来的一种动态检测脑功能的方法。其基本原理是由于近红外光700-1400nm的波长能够透过颅骨2-3cm，其中780nm被脱氧血红蛋白(Deoxy-Hb)吸收和散射，而830nm被氧合血红蛋白(Oxy-Hb))吸收和散射，这能间接反映脑皮层神经元的活动和脑认知功能活动。并且fNIRS可以较为准确的区分来自不同脑结构的信号，其空间分辨率可以达到1-2厘米，不仅如此fNIRS的采样率可以达到0.1秒，远远高于功能磁共振成像。由于此项技术具有的可移动性、安静无噪声、使用成本低、容易操作和维护、对被试的限制少，兼容磁性金属物品、允许长时间连续测量和短时间内反复多次测量等特点，加之其理想的空间定位能力，使其正逐渐的成为该领域重要成像手段。
[0004]但是，目前的功能近红外光谱脑成像所得图谱一般难以辨识，工作繁琐，使用者难以有效理解使用。而且，现阶段针对近红外脑成像图谱不存在能够对图谱进行参照分类的标准图谱库，各研究单位的图谱信息不能做到资源共享，当然也不能实现相互协助。
【发明内容】
[0005]鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种近红外脑成像图谱采集及分析系统。该系统能够实现近红外脑成像图谱的采集和远程分析，达到资源共享及远程协助的目的。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供的一种近红外脑成像图谱采集及分析系统，包括:
[0007]近红外脑成像图谱采集工作站，其配置为本地采集受试者的近红外脑成像图谱，至少包括用于生成图谱的近红外脑成像仪、用于向受试者提供预设的认知任务的任务模块以及用于分析和存储图谱的本地服务器；
[0008]远程数据服务器，其与多个近红外脑成像图谱采集工作站连接，并配置为存储标准图谱以生成标准图谱库；
[0009]所述本地服务器依据所述远程数据服务器的标准图谱库中存储的标准图谱对进行分类。
[0010]实际上，在本申请中，所述近红外脑成像模块可采用常规的近红外光谱成像仪实现。
[0011 ]作为优选，所述本地服务器还包括一数据分类模块，其配置为根据所述近红外脑成像仪生成的图谱按照图谱波形的位相、波幅、频率和/或趋势进行分类。
[0012]作为优选，所述本地服务器还包括一数据存储模块，其配置为对所述数据分类模块分类的近红外脑成像图谱进行存储。
[0013]而对于认知任务模块，优选地，其包括一显示单元、一输入单元和一同步单元，所述显示单元以一时间周期向受检者显示需完成的认知任务;所述输入单元供所述受检者根据认知任务提示输入对应反馈信息;所述同步模块用于根据所述时间周期启动所述近红外脑呈现模块。
[0014]进一步优选的，所述显示单元显示认知任务的时间周期包括任务前静息期、任务期和任务后静息期。
[0015]进一步优选的，所述任务前静息期、任务期和任务后静息期的时间分别为15s、30s和15s，并以这一时间段作为一组任务刺激模块。
[0016]进一步优选的，所述显示单元显示的认知任务包括情绪图片任务、语言流畅任务、指动任务或症状图片任务的认知任务单兀组成。语目流畅任务、指动任务或症状图片任务(看图描述)每组等效认知任务刺激模块组合为4-5次。
[0017]对于所述数据分类模块，优选地，还可以根据预设的标准图谱信息对所述处理器处理的近红外脑成像图谱进行分类。具体地，所述预设标准图谱信息包括正相双曲线正常波形、负相低平波形、负相交叉分离波形、负相开口状波形、正相高波幅波形和正相开口状波形。
[0018]本发明所提供的近红外脑成像图谱采集及分析系统，能够在认知任务的刺激呈现下，获取高参考价值的近红外脑成像图谱并根据存储在远程数据服务器中的标准图谱库主动对图谱进行分类，进而为相关研究工作及临床诊断提供切实可信的相关参考，具有十分广阔的应用前景及商业价值。同时，设置远程数据服务器可以实现多个近红外脑成像图谱采集工作站依靠网络接入，标准图谱库也能实现由多个采集工作站共同维护和修改。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的近红外脑成像图谱采集及分析系统的结构示意图。
[0020]图2为本发明的近红外脑成像图谱采集及分析系统的近红外脑成像图谱采集工作站的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]以下参照附图对本发明所提出的技术方案做进一步详细的说明。
[0022]如图1所示，本发明提供的一种近红外脑成像图谱采集及分析系统，包括:
[0023]近红外脑成像图谱采集工作站100，其配置为本地采集受试者的近红外脑成像图谱，至少包括用于生成图谱的近红外脑成像仪101、用于向受试者105提供预设的心理任务的任务模块102以及用于分析和存储图谱的本地服务器103;
[0024]远程数据服务器400，其与多个近红外脑成像图谱采集工作站连接，并配置为存储标准图谱以生成标准图谱库；在本实施例中，仅示出了工作站200和工作站300，可以想见，理论上可以有更多的近红外脑成像图谱采集工作站可以通过网络500连接至远程数据服务器。
[0025]所述本地服务器103依据所述远程数据服务器400的标准图谱库中存储的标准图谱对进行分类。
[0026]图2为本发明的近红外脑成像图谱采集及分析系统的近红外脑成像图谱采集工作站的结构示意图。如图2所示，近红外脑成像图谱采集及分析系统中的近红外脑成像仪，可以包括:
[0027]近红外脑成像模块1，其包括向受检者头皮发出近红外光的发射光极、从受检者头皮接收脑部组织反射的近红外光的接收光极和根据所述接收光极的接收近红外光生成近红外脑成像图谱的图谱生成单元;在图2中，发射电极、接收电极及图谱生成单元并未示出。实际上，这一模块的功能与现有的近红外光谱成像仪所实现的功能相同，均是用于获取受检者脑部(主要前额叶及颞叶)的近红外脑成像图谱。换句话说，本发明技术方案中的近红外脑成像模块以现有近红外光谱成像仪替代也可以实现。
[0028]上述认知任务模块5，其配置在所述近红外脑成像模块I工作时向受检者同步提供预设的认知任务;这一模块的主要作用在于向受检者提供刺激症状图谱出现的认知任务，这里主要指语言流畅任务(vft)，如前所述，vft任务已经被广泛地应用于检测精神障碍患者前额叶的激活模式。这是构成本发明创造的核心模块，具体地，如图2所示，其可由显示单元51、输入单元52和同步单元53构成，所述显示单元51以一时间周期向受检者显示需完成的认知任务;所述输入单元52供所述受检者根据认知任务提示输入对应反馈信息;所述同步模块53用于根据所述时间周期启动所述近红外脑呈现模块。对于认知任务的显示，在本发明中被配置为周期性的呈现，具体地可以设有多组，每组包括15s的任务前静息期、30s的任务期和15s任务后静息期。在这一过程中，显示单元51可以为一显示器，用于周期性向受检者显示任务信息。而在任务当中，输入单元52，可以是常规的电脑输入键盘等等，用于供受检者完成认知任务的反馈。同步单元53则为软件控制部分，用于在认知任务呈现期间，按照上述时间周期控制近红外脑成像模块I获取近红外脑成像图谱。
[0029]处理器2，其配置为根据所述认知任务模块5提供的认知任务获取并处理所述近红外脑成像模块I生成的对应的近红外脑成像图谱;实际操作当中，该部分完成所有的数据运算工作，其可以为Intel、AMD、arm等平台架构的CPU。
[0030]数据分类模块4，其配置为根据所述处理器处理的近红外脑成像图谱按照图谱波形的位相、波幅、频率和/或趋势进行分类;在分类过程中，另一可替代方案是根据存储于数据存储模块的预设的标准图谱信息对所述处理器处理的近红外脑成像图谱进行比较并分类。具体地，所述预设标准图谱信息包括正相双曲线正常波形、负相低平波形、负相交叉分离波形、负相开口状波形、正相高波幅波形和正相开口状波形。
[0031]数据存储模块3，其配置为对所述数据分类模块分类的近红外脑成像图谱进行存储。
【主权项】
1.近红外脑成像图谱采集及分析系统，包括: 近红外脑成像图谱采集工作站，其配置为本地采集受试者的近红外脑成像图谱，至少包括用于生成图谱的近红外脑成像仪、用于向受试者提供预设的认知任务的任务模块以及用于分析和存储图谱的本地服务器； 远程数据服务器，其与多个近红外脑成像图谱采集工作站连接，并配置为存储标准图谱以生成标准图谱库； 所述本地服务器依据所述远程数据服务器的标准图谱库中存储的标准图谱对进行分类。2.如权利要求1所述的近红外脑成像图谱采集及分析系统，所述本地服务器还包括一数据分类模块，其配置为根据所述近红外脑成像仪生成的图谱按照图谱波形的位相、波幅、频率和/或趋势进行分类。3.如权利要求1所述的近红外脑成像图谱采集及分析系统，所述本地服务器还包括一数据存储模块，其配置为对所述数据分类模块分类的近红外脑成像图谱进行存储。4.如权利要求1所述的近红外脑成像图谱采集及分析系统，所述任务模块包括一显示单元、一输入单元和一同步单元，所述显示单元以一时间周期向受检者显示需完成的认知任务;所述输入单元供所述受检者根据认知任务提示输入对应反馈信息;所述同步模块用于根据所述时间周期启动所述近红外脑呈现模块。5.如权利要求4所述的近红外脑成像图谱采集及分析系统，所述显示单元显示认知任务的时间周期包括任务前静息期、任务期和任务后静息期。6.如权利要求5所述的近红外脑成像图谱采集及分析系统，所述任务前静息期、任务期和任务后静息期的时间分别为15s、30s和15s。7.如权利要求1所述的近红外脑成像图谱采集及分析系统，所述显示单元显示的认知任务包括情绪图片任务、语言流畅任务、对指运动任务或症状图片任务的认知任务单元组成。8.如权利要求1所述的近红外脑成像图谱采集及分析系统，所述标准图谱包括正相双曲线正常波形、负相低平波形、负相交叉分离波形、负相开口状波形、正相高波幅波形和正相开口状波形。
【文档编号】G06F19/00GK106055874SQ201610342176
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】刘破资
【申请人】清华大学玉泉医院