[实用新型]一种核磁共振成像和近红外光谱成像同步采集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种核磁共振成像和近红外光谱成像同步采集装置，属于生物医学技术领域。

背景技术

目前，功能核磁共振成像(FunctionalMagneticResonanceImaging，fMRI)是一种先进的脑功能成像技术，是利用核磁共振原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。该技术检测被试接受刺激(视觉、听觉、触觉等)后的脑部皮层信号变化，不仅大量应用于临床脑疾病的诊断，也用于脑功能成像的研究。然而fMRI的时间采样率低，以及采集图像失真和伪影，被试范围狭窄等缺点限制了其发展。

功能近红外光谱成像技术(functionalNear-infraredspectroscopy,fNIRS)就是应用近红外光波段，通过对一处或多处的组织进行光学照射，然后在照射的对面或同面的一处或多处组织收集反射回来的光，通过研究光在人体组织中的传播特性，基于最新断层成像算法，就可以重建图像，从而间接检测出人体组织内氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白和全血红蛋白的浓度变化。然而fNIRS测量的是血氧代谢活动，血氧代谢活动的变化是比较缓慢的，而且还有延迟,NIRS的测量深度有限，只有1-2cm深，可以到达大脑外皮层。同时，目前fNIRS还没有办法覆盖全脑。

现将二者结合起来，提供一种核磁共振成像和近红外光谱成像同步采集装置。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种核磁共振成像和近红外光谱成像同步采集装置，具有良好的时间分辨率和空间分辨率，能实时观测、能测到完整的生理信号，便于降噪，应用范围广，定位能力较好，覆盖全脑，用来研究人类被试在运动和情感情况下的脑区激活分布和脑网络连接。

本实用新型技术方案是：一种核磁共振成像和近红外光谱成像同步采集装置，包括fMRI总控1、同步盒2、光电转换器3、fNIRS显示和存储装置4、fMRI显示与存储装置5、fMRI扫描仪6、光纤7、带式电缆8、放大器9、扫描室10、fNIRS脑电头盔11；

所述fMRI总控1位于扫描室10外部，扫描室10内设置有fMRI扫描仪6，fMRI总控1与同步盒2相连用于实现fNIRS数据采集时钟与fMRI扫描时钟同步，同步盒2分别与光电转换器3、fNIRS显示和存储装置4相连，fNIRS脑电头盔11通过带式电缆8与放大器9相连，使得fNIRS脑电头盔11采集到的fNIRS信号通过带式电缆8传给放大器9进行信号放大；放大器9通过光纤7与光电转换器3相连，使得放大后的fNIRS信号通过光纤7传到扫描室10以外的光电转换器3进行光电转换，光电转换器3与fNIRS显示和存储装置4相连，光电转换后的fNIRS信号通过fNIRS显示和存储装置4进行显示和存储，fMRI扫描仪6与扫描室10以外的fMRI显示与存储装置5相连用于把同步扫描的fMRI图像传送给fMRI显示与存储装置5显示和存储。

所述放大器9置于fMRI扫描仪6末端以减少导线的长度，fMRI扫描仪6采用电池或直流电瓶供电以避免工频电流干扰。

所述fNIRS显示和存储装置4、fMRI显示与存储装置5均采用计算机。

由于fNIRS数据无法完全滤除梯度伪迹，为得到洁净数据，需用到光电转换器3处理来自同步盒2的信号

所述fMRI-fNIRS同步采集装置属于非侵入式采集，fMRI利用磁振造影来测量神经元活动所引发之血液动力的改变,它测量的是反映神经元群活动的间接信息，并且能以各种方式对物体反复进行扫描，fMRI采用的体素通常有50mm³的大小，这与血氧动力学响应在解剖上的尺度非常匹配，能对特定的大脑活动的皮层区域进行准确、可靠的定位，空间分辨率达到1mm,fMRI对人脑分区域层层扫描，每5秒就能得到覆盖全脑的三维数据集，fMRI可以提供良好的自身对照环境。fNIRS旨在探求组织表面下数毫米的组织光学特性，依据对所测量的HbO2和Hb浓度准确定位测量点所在位置的局部脑活动，fNIRS的时间采样率可以达到0.1秒，可以测到完整的生理信号，比如心率(～1hz)，血管和代谢过程的低频噪音(～0.1hz)，从而可以滤掉这些生理噪音，fNIRS可以提供氧合血红蛋白和总的血红蛋白浓度变化，允许长时间连续测量和短时间内反复多次测量等特点，fNIRS的选取范围更广。两者因此可以完美的结合起来。