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fNIR 系统.pdf
f NIRS 功能性近红外光学成像系统可测量人类受试者前额叶皮层的氧气水平变化。每个 f NIRS 系统均可在受试者进行测试、执行任务或接受刺激时实时监测大脑组织氧合情况，并允许研究人员在受试者执行认知任务时定量评估大脑功能（例如注意力、记忆力、计划和解决问题）。f NIRS 设备提供血红蛋白水平的相对变化，使用改进的比尔-朗伯定律计算得出。受试者在前额佩戴 f NIRS 传感器（安装在柔性带上的红外光源和探测器），可检测前额叶皮层的氧气水平并提供氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的实时值。它可以持续实时地显示受试者执行不同任务时的氧气变化。受试者可以坐在电脑前进行测试或执行移动任务。它与刺激呈现系统和 BIOPAC 的虚拟现实产品集成。功能强大的 f NIR 光谱成像工具可测量含氧和不含氧血红蛋白血液中的 NIR 光吸收率，并提供与功能性 MRI 研究类似的持续大脑活动信息。它消除了 f MRI 的许多缺点，为认知功能评估提供了一种安全、经济、无创的解决方案。该技术为研究人员提供了更大的研究设计灵活性，包括在复杂的实验室环境中工作，以及在非传统实验室位置进行实地研究。
fnir成像规格
f NIRS在红外光学成像系统附近的功能性测量人类受试者前额叶皮层的氧气水平变化。每个F NIRS系统都会在受试者接受测试，执行任务或接收刺激的情况下实时监测大脑中组织氧合的，并允许研究人员定量评估大脑功能（例如注意力，记忆，计划和解决问题），而个人执行认知任务。使用改良的啤酒叶法律计算出血红蛋白水平的相对变化。受试者在额头上戴上F NIRS传感器（IR光源和安装在柔性带中的检测器），该传感器检测前额叶皮层中的氧气水平，并为氧气 - 血红蛋白和脱氧血红蛋白提供实时值。它提供了氧气变化的连续和实时显示，因为受试者执行了不同的任务。主题可以坐在计算机前，进行测试或执行移动任务。它与刺激呈现系统和Biopac的虚拟现实产品集成。强大的F NIR光谱成像工具测量有或没有氧气的血红蛋白血液中NIR光吸光度，并提供了类似于功能性MRI研究的正在进行的脑活动的信息。它消除了F MRI的许多缺点，并为认知功能评估提供了安全，负担得起的无创解决方案。该技术通过为研究设计提供更大的灵活性，包括在复杂的实验室环境中工作，并在非传统的实验室地点进行现场研究。
增强弥漫性相关光谱脉冲脑血流信号，并具有近红外光谱光谱学
将DC与NIRS结合起来可以计算氧气6的脑代谢率，并进一步了解健康7、8和病理条件下血红蛋白浓度与脑血流（CBF）变化之间的关系。9，10最近，我们和其他小组提出了使用DCS脉动CBF指数信号（PCBF I）来量化颅内压（ICP），临界关闭压力（CRCP），脉冲指数（PI）和脑抗血管抵抗指数（CVR I）的连续性和非inniNninvasine continally and Inninvasine conteriality。11 – 16 Despite the encouraging results, the low signal-to-noise ratio (SNR) of current DCS devices limits pCBF i to source- detector separations (SDsep) of up to 2.5 cm, which reduces brain sensitivity in adults, 17 and to achieve sufficient time-points within a pulsatile waveform, it requires cardiac-gated averaging of 50 arterial pulses, 11 which dampens the脉冲峰，并提供CRCP和CVR I估计为0.02至0.07 Hz，速率太低，无法研究大脑脉管系统的动态压力流关系。18要克服DCS噪声，增加SDSEP并以较少的平均恢复PCBF I恢复，我们提出了一种基于NIRS和DCS脉冲信号组合的新方法。由于在相同采样速率下的NIRS测量值通常检测到多个数量级的光子，因此NIR的SNR比DCS的SNR（19，20）好得多，允许测量脉冲血容量波形，并在长SDSEP（≥3cm）处具有高时间分辨率。PWA通常是指在短SDSEP上使用脉搏氧量设备测量的PPG波形的形态。21特别是，我们最近开发了一种称为Flexnirs的开源，可穿戴和无线NIRS设备，具有低噪声等效功率（NEP <70 fw∕P Hz），能够以高达266 Hz的采样率以高达266 Hz的采样率获取10个通道。22该设备的高SNR性能使我们能够在NIRS光掌术（PPG）的脉冲光吸光度下以3.3 cm sdsep（Nirs-Pppg）的速度吸收性（NIRS-PPG）与少数Beats Anever to beats Anirs to beative and Beative vellsaTile光吸光度（PPG），从而解决脉动血液量和其时间衍生物。23从表面PPG中提取的形态特征及其时间衍生物已在文献中进行了研究，通常包括PPG波轮廓的振幅，潜伏期和宽度。这些特征通常带有算法，这些算法在信号中找到局部最大值和最小值及其第一个至第三次衍生物。23 PWA量化了脉搏波的特性，以获取有关心血管态的信息，并揭示了特定特征与皮肤血管衰老，刚度和外周耐药性的相关性。24 - 27测量长SDSEP PPG及其时间导数的能力扩展了分析，以表征大脑血管，并通过弥漫性光学方法为研究脑健康打开了新的维度。28 - 30此外，当通过利用脉冲血容量和血流关系同时测量DC和NIR时，31 - 33，我们可以将Pul-Satile流入和流出和流出和模型PCBF I分开，并将模型作为NIRS-PPPG的线性贡献，以及它的首次衍生物[D（NIRS-PPPG）[D（NIRS-PPPG）/DT]。所得拟合的PCBF i-fit在DC上显示超过SNR，同时准确匹配DCS脉冲流，使我们能够在心脏频率下估计PI，CRCP和CVR I。为了验证该模型，我们与Flexnirs同时测量了12位健康受试者，并且在我们的实验室中可用的最先进的DCS原型，该原型在1064 nm处运行，并采用了超导纳米型单杆探测器（SNSPD）。SNSPD-DCS系统提供了> 16倍SNR的增加，而标准DCS技术，17，使我们能够在较大的分离处解决PCBF I，并使用较低的心脏门控平均。，我们对受试者进行了NIR和DCS测量，同时执行改变脑和系统生理的标准任务，并在各种条件下恢复了脉动和慢速变化的信号。
结合早期和晚期到达的光子来改善通过时间分辨的近红外获得的脑血流动力学反应的重建
另一种策略是使用时间分辨 NIRS (trNIRS) 来增强测量的深度灵敏度，该方法使用皮秒光脉冲和快速探测器来记录漫反射光子的飞行时间 (DTOF) 分布。9 由于 DTOF 包含时间和强度信息，因此可以分辨不同深度的吸收变化，因为光子到达时间与路径长度成正比。最流行的深度增强方法基于计算 DTOF 的统计矩 10、11 或在时间窗口/门内积分光子计数。12、13 在这两种情况下，目标都是关注晚到达的光子，因为它们最有可能探测到大脑。先前使用分层组织模拟幻影、动物模型和人类受试者的研究表明，与传统的 CW NIRS 相比，trNIRS 对脑血流动力学具有更高的灵敏度。13 – 17
基于动态可控光学模型的脑代谢活动模拟
本文提出一种用于模拟脑内代谢活动的动态光学模体，建立了控制电压与物质浓度的线性等效模型。以环氧树脂为基质材料，纳米碳粉和二氧化钛粉末分别作为吸收和散射掺杂剂，在基础模体表面采用液晶薄膜作为压控光强调节器，实现固-固动态光学模体。该动态模体可模拟近红外光谱（NIRS）信号，采样率高达10 Hz，对1 μ mol/l范围内的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度最大模拟误差分别为7.0%和17.9%。与同类固体仿生模体相比，可调节的模拟物质浓度范围扩大了一个数量级，满足了大多数脑部NIRS信号的模拟要求。
通过冥想和运动激活轨道额皮层：近红外光谱研究
在某些类型的冥想中，例如正念和禅宗，呼吸是吸引人的重点，而在过度，短期的厌氧运动中，肌肉成为注意力的焦点。因此，在两种努力中，人们的注意力都集中在身体的某些效果上。冥想和锻炼通常为人类提供精神上的茶点。我们假设同一大脑区域都被人类的两种努力激活。为了审查这一假设，我们让参与者参与了3个任务：冥想，表现和控制任务。在每项任务后，参与者进行了2张检验以吸引他们的思想，而使用近红外光谱（NIR）同时监测血液血红蛋白水平的变化。有17名参与者（20-24岁； 11名男性，6名女性）。我们将快速转换（FFT）分析应用于NIRS波数据，并计算了（1）冥想和对照之间的FFT数据的相关系数，（2）锻炼和控制，以及（3）在Orbitofrontal Cortex（OFC）（OFC）和背侧外侧额叶前frontal frontal frontal corortex（dlpffc）中，dlpffc（dlpffc）在dlpfcc cons in Chare in Chare conthement in Chare in Chrenthement in Chare in Chare in Chincors（dlpffc）。在冥想和运动分析中检测到OFC和DLPFC之间的相关系数有显着差异，信号源分析证实，NIRS波从左右OFC边缘（即，左右窗）向中心传播。我们的结果表明，冥想和锻炼都激活了OFC，这与情绪反应和运动行为有关，从而导致精神茶点。
有机材料添加通过增强中国东北部氮气循环微生物的复量细菌丰富性来优化土壤结构
摘要：使用有机肥料和玉米稻草作为友好的修正措施，可有效改变农田中的土壤氮（N）循环。然而，有机肥料与稻草返回对土壤质量的综合作用尚不清楚，尤其是在响应土壤硝化作用和硝化微生物方面。我们在中国东北部的毛毛土壤中建立了一个实验，主要包括四种治疗方法：CK（没有传统化肥的没有添加），O（有机肥料施用），S（稻草返回）和OS（有机肥料与稻草返回）。使用高通量测序进一步研究了土壤硝化和硝化微生物。我们的结果表明，与CK相比，土壤水含量，容量，直径> 0.25 mm，平均重量直径，总碳，总氮，铵，硝酸铵，硝酸盐，微生物生物量碳和微生物生物氮的含量不正确，并渗透了尤其均匀的尤其尤其是尤其是尤其尤其均匀的压缩性，并渗透了尤其均匀的尤其是尤其是尤其均匀的尤其均匀的尤其尤其是屈光度，并且渗透于尤其是尤其是尤其的渗透性，并取代了尤其的渗透性，并取得S和OS治疗。此外，OS处理有效地增加了可用的钾和可用的磷含量，并减少了三相R型。有机肥料和稻草的应用有效地优化了土壤结构，尤其是OS处理。与CK，O，S和OS治疗相比，氨氧化古细菌（AOA）的丰度较高，并进一步增强了α多样性和较低的氨氧化细菌（AOB）和NIRK -，NIRK-，NIRS-和Nosz -nosz -Type denitpe denitpe denitpe。AOA和NIRK分别是氨氧化过程和亚硝酸盐还原过程的关键驱动因素。同时，有机肥料和稻草的施用调节了硝基磷酸盐（AOA），γ-杆菌（NIRK和NIRS），α），甲状腺酸细菌（NIRK）和贝protebacteria（Nirk）和β（Nirs）（NIRS（NIRS）。有机肥料和稻草通过增强硝化和反硝化微生物群落中的含量丰富，返回土壤结构。在一起，OS治疗是一种合适的稻草返回实践，用于优化中国东北部农田生态系统的营养平衡。但是，这项研究并未确定如何在有机肥料应用和稻草返回下减少传统的氮肥施用；因此，我们旨在在未来的工作中进行相关研究。
儿童和青少年的运动脑震荡
• 结构成像 – CT、MRI、扩散张量成像 • 功能成像 – 更多用于研究 – fMRI、PET、脑 SPECT • 光谱学：磁共振光谱 (MRS)、近红外光谱 (NIRS) • 平衡测试 – BESS、感觉组织测试 (SOT)、步态测试、虚拟现实 • 电生理测试 – EEG、诱发电位 (EK)、事件相关电位 (ERP)、脑磁图 (MEG)、心率变异性 – 遗传学：APoE4、通道病 • 血液标志物：S100、神经元特异性烯醇化酶、裂解 – Tau 蛋白、谷氨酸