2023年5月重庆师范大学学报(自然科学版)May2023第40卷第3期JournalofChongqingNormalUniversity(NaturalScience)Vol.40No.3DOI:10.11721/cqnuj20230304基于功能性近红外光谱血氧测量系统研究进展*刘洪1,李妍妍2,罗海军2,3,范鑫燕2(1.重庆师范大学学生心理健康教育与咨询中心;2.重庆师范大学物理与电子工程学院,重庆401331;3.重庆国家应用数学中心,重庆401331)摘要:【目的】对功能性近红外光谱(functionalnear-infraredspectroscopy,fNIRS)技术检测组织血氧饱和度的基本原理及主要检测血氧技术研究进展进行综述,为未来该技术在医学领域的发展提供参考。【方法】通过查阅文献资料,从检测原理、检测技术分类及优缺点方面对fNIRS技术在血氧检测方面的应用进行归纳总结。【结果】在阐明fNIRS技术检测血氧的基本原理基础上,探讨了连续波光谱、频域光谱、时域分辨光谱等3种fNIRS检测血氧技术的原理和特点,并对它们的优缺点进行了比较。【结论】fNIRS技术具有便携性好、无创伤性、时间分辨率和空间分辨率较高、对被试动作的容忍度高等优点,今后可结合蒙特卡罗方法分析光子在组织中的传播与分布规律,从而进一步加深人们对生物医学光子学领域的理解并推进fNIRS技术在医学中的应用。关键词:血氧测量;功能性近红外光谱;连续波光谱;频域光谱;时域分辨光谱中图分类号:TP391文献标志码:A文章编号:1672-6693(2023)03-0155-09功能性近红外光谱(functionalnear-infraredspectroscopy,fNIRS)技术是一种新兴的非侵入式、非电离的脑血流动力学功能检测和成像方法,可以用于研究人类脑功能和各种病理[1]。1937年Millikan开发了一种双波长肌肉血氧计[2]被认为是利用近红外光谱(near-infraredspectroscopy,NIRS)技术研究组织特性的起源。在1942年,Millikan又进行了耳部血氧测量实验,首次将NIRS用于医疗领域[3]。NIRS正式进入临床应用则始于1977年,Jobsis[4]使用近红外光探测动物脑血氧,首次发现利用近红外透射法可以观察到体内血红蛋白光谱吸收,并在《Science》上最先发表了有关近红外光在脑组织中散射的论文。2020年,《Nature》刊登了有关对大脑的微观成像揭示介导神经血管耦合机制的论文,论文作者通过基于NIRS技术的双光子显微镜对对胡须刺激下的清醒小鼠的桶状皮层的神经活动和血管动力学进行成像,得到了不同于传统观点的结论,进一步深化了学界对相关领域的认识[5]。目前,作为采集血流信息重要手段之一的fNIRS技术已得到广泛应用。fNIRS技术能够有效地对多类脑功能受损患...
