一种近红外光谱成像系统的制作方法

本发明涉及一种近红外光谱脑成像系统，属于医学影像技术领域。

背景技术：

目前研究脑功能的无创方法主要包括功能核磁共振(fMRI) 和正电子发射层析成像(PET)、脑电图(EEG)、事件相关电位(ERP) 和脑磁图(MEG) 和光学成像方法(NIRS)。NIRS采用两个以上波长(600-900nm 波段内) 的光在头皮的预定区域内进行多点照射，由于近红外光的深度穿透能力，且反映脑组织代谢和血液动力学的氧合血红蛋白(HbO) 和还原血红蛋白(Hb) 正是近红外光波段内的主要吸收体，在距离照射点几厘米处探测由头皮出射的光，由于出射光携带了脑皮层的HbO 和Hb 浓度变化的信息，经过算法可给出脑皮层的HbO和Hb 浓度变化的空间分布图，从而实现脑功能的研究或疾病的诊断。相比于其它脑功能成像方法，NIRS 设备价格较低，体积小便于移动，具有很高的时间分辨率和较高的空间分辨率。它能实现在任何时候、任何地方、长时间、多次脑功能成像，更重要的是由于其探头固定在头部，成像是以头本身作为坐标，因此具有很高的被试者运动鲁棒性，它也是目前唯一一个可以应用于婴儿的脑功能成像仪器。因为NIRS 的上述优点，它已经成为脑功能研究、运动医学研究的先进方法。经过逐步的发展，日本日立公司成产的ETG 系统和TechEn 公司与麻省医学院合作开发的CW 系列已经占据了较重要的地位。

功能近红外光谱成像技术已经成为现代神经科学领域研究的重要手段，在科研领域有重要研究价值，而且在临床方面也有大量应用。但近年在近红外方面国内却鲜有成果，其中主要原因是受限于近红外的设备紧缺，也没有国产的能覆盖全脑的大型近红外设备进行硬件支撑。目前的近红外设备市场，基本被国外公司所垄断，设备价格昂贵，使得国内基于近红外的神经科学研究和相关临床疾病研究受到极大限制。

基于以上原因，一直以来国内NIRS系统的研制与NIRS方面的研究处在国际落后地位。国内相关大学也开始了近红外设备的研制工作，取得了不错的成绩。但研制的设备由于经费及其他的与市场对接、设备商品化困难等方面的原因，离推出成熟的商品化的产品还有一定的距离。

鉴于此，凭着医疗设备公司在市场方面的经验与渠道的优势，及技术方面的积累，快速开发出适应市场的大型近红外设备成为当务之急。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种近红外光谱成像系统，实现多通道，便携式的检测系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种近红外光谱脑成像系统，包括PC机和电极帽，其特征是，所述电极帽包括光源探头和信号调节器，所述光源探头包括若干波长可调节的双波长近红外激光光源和APD探测器，其中光源和APD探测器在空间上间隔设在电极帽内侧，所述探测器用于采集大脑内部组织经光源照射后的漫射光，并将光信号转换为电信号输送给设在电极帽上的信号解调器；所述信号解调器依次设有滤波器、可编程信号放大器、甄别电路以及A/D转换器，所述电信号先经滤波电路滤除干扰波，再经信号放大电路、甄别电路的处理后获得电压脉冲信号，再通过A/D转换电路将电信号转换成数字信号用于存入PC机；所述可编程信号放大器通过接口或者网络与PC机信息交流；所述电极帽还设有无线通信装置，用于接发信息。

进一步地，所述电极帽通过镂空工艺做成镂空电极帽。

进一步地，所述电极帽通过CAN总线协议与PC机进行信息交流。

进一步地，所述APD探测器采用16通道APD探测器，用于16导APD模拟输出，所述双波长近红外激光光源采用16通道双波长激光发射光源，所述16通道双波长激光发射源和16通道APD探测器形成52通道检测系统。

进一步地，所述双波长近红外激光光源采用600-900nm波长的光。

进一步地，所述双波长近红外激光光源具体采用690nm和830nm波长的光。

所述光源探头的基底采用柔软材料制成，所述双波长近红外激光光源和APD探测器内嵌于基底中。

本发明所达到的有益效果：

制造和使用成本更低；结构布局更为合理有效；系统更为灵活稳定；数据采集更加高效可信；实际使用更加简易方便；采用镂空电极帽结构，镂空后好拨弄头发，一目了然；无线便携式的近红外光谱成像系统更具有体积小，重量轻，成本低廉，可实时测量运动的被试者，更加扩展了科学研究及临床疾病诊断的领域。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图；

图2是本发明的信号传输示意图；

图3是本发明的光源探头局部结构示意图。

图中的1是双波长近红外激光光源，2是APD探测器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、2和3所示，一种近红外光谱脑成像系统，包括PC机和电极帽，其特征是，所述电极帽包括光源探头和信号调节器，所述光源探头包括若干由PC机控制的波长可调节的双波长近红外激光光源和APD探测器，其中光源和APD探测器在空间上间隔设在电极帽内侧，所述探测器用于采集大脑内部组织经光源照射后的漫射光，并将光信号转换为电信号输送给设在电极帽上的信号解调器；所述信号解调器依次设有滤波器、可编程信号放大器、甄别电路以及A/D转换器，所述电信号先经滤波电路滤除干扰波，再经信号放大电路、甄别电路的处理后获得电压脉冲信号，再通过A/D转换电路将电信号转换成数字信号用于存入PC机；所述可编程信号放大器通过接口或者网络与PC机信息交流；所述电极帽还设有无线通信装置，用于接发信息。

本实施例中，所述电极帽通过镂空工艺做成镂空电极帽。

本实施例中，所述电极帽通过CAN总线协议与PC机进行信息交流。

本实施例中，所述APD探测器采用16通道APD探测器，用于16导APD模拟输出，所述双波长近红外激光光源采用16通道双波长激光发射光源，所述16通道双波长激光发射源和16通道APD探测器形成52通道检测系统。

本实施例中，所述双波长近红外激光光源具体采用690nm和830nm波长的光。

本实施例中，所述光源探头的基底采用柔软材料制成，所述双波长近红外激光光源和APD探测器内嵌于基底中。该基底既能保护设备也能在测试时不会使人的头部感到不适。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。