[发明专利]一种基于DCS-NIRS的多模态脑功能测量方法及装置

权利要求书

1.一种基于DCS-NIRS的多模态脑功能测量装置，其特征在于，包括：光源A(1)、光源B(2)、光源C(3)、光开关(4)、光纤套环A(5)、测量探头(6)、光纤套环B(8)、光纤套环C(9)、光纤套环D(10)、光纤套环E(11)、单光子计算器(12)、相关运算器(13)、个人计算机(14)、多模光源光纤(15)、单模探测光纤(16)；

所述光源A(1)、光源B(2)、光源C(3)为长相干近红外不同波长的激光光源，光源B(2)、光源C(3)与多模光源光纤(15)耦合，然后与光开关(4)连接，光源C(3)、光开关(4)通过光纤套环A(5)组成的二合一光纤与测量探头(6)相连，照射到大脑表面；

所述光开关(4)用于完成上述光源B(2)、光源C(3)之间切换，切换不同的光源波长；

所述光纤套环用于实现多模光源光纤、单模探测光纤的嵌套，形成二合一光纤并使得测量探头近似入射或出射同一个点，保证入射点或出射点属于同一大脑功能单元；光纤套环A(5)将用于测量脑血氧的光开关(4)光纤端与用于测量脑血流的光源A(1)嵌套，形成二合一的多模光源光纤，光纤套环B(8)、光纤套环C(9)、光纤套环D(10)、光纤套环E(11)均是将用于探测计算脑血氧的光子的单模探测光纤和用于探测计算脑血流得光子的单模光纤嵌套，形成对应的二合一的单模探测光纤，多个单模光纤实现不同位置的检测；

测量探头(6)固定在大脑表面，用于排列和固定多模光源光纤和单模探测光纤；多个测量探头实现不同大脑脑区的测量；

单光子计数器(12)，用于接收经光源照射后被大脑组织发生漫射出射的光子，与单模探测光纤(16)耦合，实现不同位置的光子计数；

相关运算器(13)为脑血流测量的模块，通过与单光子计数器(12)的部分通道连接，根据光子序列运算输出归一化光强自相关函数，并传送至个人计算机上等待进一步的脑血流计算；个人计算机(14)基于漫射相关谱(DCS)和近红外光谱(NIRS)算法，实现对光子计数、归一化光强自相关函数(g₂)的计算，和脑血氧、脑血流及各自功能能连接性的多模态成像。

2.根据权利要求1所述的一种基于DCS-NIRS的多模态脑功能测量装置，其特征在于，所述的光源A(1)、光源B(2)、光源C(3)的波长范围为650nm-1050nm，光源相干长度为5m以上，中心波长优选为690nm、785nm和850nm。

3.根据权利要求1所述的一种基于DCS-NIRS的多模态脑功能测量装置，其特征在于，所述的光开关(4)为N×1，其中N＞1，用于切换不同的光源波长。

4.根据权利要求1所述的一种基于DCS-NIRS的多模态脑功能测量装置，其特征在于，所述的光纤套环A(5)2×1光纤套环，前端是两个多模光源光纤，后端是一个二合一多模光源光纤，其中光纤套环直径D≥两个多模光源光纤直径之和；所述的光纤套环B(8)、光纤套环C(9)、光纤套环D(10)、光纤套环E(11)都是2×1光纤套环，前端是两个多模光源光纤，后端是一个二合一多模光源光纤，其中光纤套环直径D≥两个单模探测光纤直径之和。

5.根据权利要求1所述的一种基于DCS-NIRS的多模态脑功能测量装置，其特征在于，所述的单光子计数器(12)，其在690-830nm波段内光子探测效率为50％以上，计数率为1.5Mc/s。

6.根据权利要求1所述的一种基于DCS-NIRS的多模态脑功能测量装置，其特征在于，所述的多模光源光纤(15)，纤芯直径50微米以上；所述的单模探测光纤(16)，纤芯直径4.2微米，其中单模探测光纤端面上安装不同中心波长的带通滤光片。