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近红外图像辐射质量评估方法...
摘要。无人驾驶飞行器适用于各种摄影测量和遥感任务。此类平台配备了各种在可见光和红外光谱范围内成像的光电传感器以及热传感器。如今，从低空获取的近红外 (NIR) 图像通常用于制作精准农业等的正射影像图。一个主要问题是使用低成本定制和紧凑型 NIR 相机，广角镜头会引入渐晕。在许多情况下，此类相机会根据照明条件获取低辐射质量图像。本文介绍了一种从定制传感器对低空 NIR 图像数据进行辐射质量评估的方法。该方法利用 NIR 图像的统计分析。用于分析的数据是从不同高度、不同天气和光照条件下获取的。研究结果确定了客观的 NIR 图像质量指数。使用该指数获得的结果可以将图像分为三类：辐射质量好、中等和低。通过分类可以确定所获取图像的先验误差，并评估是否需要重新进行摄影测量飞行。© 2018 光学仪器工程师协会 (SPIE) [DOI：10 .1117/1.JRS.12.015008]
使用近红外光谱法发现，注意力缺陷/多动障碍儿童缺乏功能性大脑连接与抑制能力较差有关
注意力缺陷多动障碍 (ADHD) 是儿童期最常见的精神健康障碍之一。最近一项对 100 多项研究的荟萃分析估计，ADHD 的全球患病率约为 3.4–5.3% ( 1 )。在中国，一项全国精神疾病调查显示，学龄儿童 ADHD 的患病率为 10.2%，而男孩的患病率相对较高 ( 2 )。典型症状是注意力不集中、多动和冲动，这些症状与年龄不相符，并且常常导致他们在以后的生活中学习成绩、工作效率和社交技能受损 ( 3 , 4 )。从实证研究来看，ADHD 的表型在人群中存在差异，可能与大脑发育过程中的遗传和神经因素有关，包括生命早期接触毒素和缺乏社会经济资源 ( 4 )。ADHD 是各种执行功能缺陷的结果； ADHD 的主要特征是缺乏行为抑制，即抑制不相关或干扰信息和冲动的能力，这会导致其他执行功能（如工作记忆和自我调节）进一步受损（3）。尽管行为异常，但在 ADHD 患者中通常可以观察到大脑的结构和功能变化，例如白质体积减少、灰质体积变小、双侧额叶和右扣带皮层局部变薄，以及功能连接减少（5,6）。近年来，脑成像技术（如磁共振成像、MRI）的快速发展使得人们可以更近距离地观察 ADHD 患者的大脑。例如，最近的研究表明，ADHD 的特征是神经网络中存在多种结构和功能异常，包括额顶颞、额小脑甚至前部边缘网络的改变（5-7）。 MRI，尤其是功能性MRI（fMRI），已广泛应用于基础医学和临床研究以及临床实践，以研究大脑的结构和功能。然而，对于儿童，尤其是非常年幼的儿童来说，这是一个巨大的挑战，因为他们必须在扫描期间长时间呆在封闭而黑暗的空间中。他们需要保持静止，因为如果他们移动，成像就不准确。此外，MRI、功能性MRI和静息MRI的成本很高。为了应对这些方法上的限制，功能性近红外光谱（fNIRS）在二十年前被引入科学界。它是一种基于光学的测量神经功能的工具。它的优点是不易受头部运动伪影的影响，并且具有非侵入式采集环境和良好的便携性（8）。fNIRS经常用于探索与ADHD相关的认知的神经基础，例如执行功能，面部表情识别和情绪调节（8-11）。静息状态功能性近红外光谱（rs-fNIRS）成像是一种自然的成像范式，与任务状态 fNIRS 相比具有许多优势（12-14）。rs-fNIRS 操作简单，在临床实践中易于操作，特别是对于难以保持稳定且倾向于移动的儿科患者。rs-fNIRS 技术可以揭示大脑网络在正常发育和精神病理状态方面的变化（12、13、15、16）。
探索近红外热敏感性的起源......
摘要：稀土掺杂纳米粒子 (RENPs) 因其光学、磁性和化学特性而引起材料科学界越来越多的关注。RENP 可以在第二生物窗口 (NIR-II，1000 − 1400 nm) 发射和吸收辐射，使其成为光致发光 (PL) 体内成像的理想光学探针。它们的窄发射带和长 PL 寿命可实现无自发荧光的多路复用成像。此外，其中一些 RENP 的 PL 特性具有很强的温度依赖性，这使远程热成像成为可能。钕和镱共掺杂的 NPs 就是一个例子，它们已被用作热报告基因，用于体内诊断，例如炎症过程。然而，由于缺乏关于这些 NP 的化学成分和结构如何影响其热敏感性的知识，阻碍了进一步优化。为了阐明这一点，我们系统地研究了它们的发射强度、PL 衰减时间曲线、绝对 PL 量子产率和热灵敏度与核心化学成分和尺寸、活性壳和外部惰性壳厚度的关系。结果揭示了每个因素在优化 NP 热灵敏度方面的关键贡献。最佳活性壳厚度约为 2 nm，外部惰性壳为 3.5 nm，可最大化 NPs 的 PL 寿命和热响应，这是由于温度相关的反向能量转移、表面猝灭效应和活性离子在薄层中的限制之间的竞争。这些发现为合理设计具有最佳热灵敏度的 RENPs 铺平了道路。关键词：稀土纳米粒子、核心@壳@壳、温度测定、光致发光发射、NIR、量子产率、PL 寿命。
功能近红外光谱三十年
1 简介功能性近红外光谱 (fNIRS) 是一种光学技术，可以对脑血液动力学、氧合和代谢进行非侵入性监测和成像，以评估健康和疾病状态下的脑功能。1 近红外光 (波长约 700 − 900 nm) 可穿透生物组织几厘米，因为组织在电磁波谱的这个区域相对透明。放置在头部的源光极发出的光会穿过大脑结构，包括大脑皮层表面，在那里它与组织发生散射和吸收相互作用。部分散射光可以由距离光源几厘米的一个或多个探测器测量，并通过测量多个波长范围内光的衰减来评估组织特性，最显著的是血红蛋白种类 (氧合/脱氧血红蛋白) 的浓度。通过组合源和探测器阵列，现在不仅可以重建这些特性的地形图像，还可以重建断层扫描图像。2 特定脑区内的功能激活会引起功能性充血，从而导致特征性的血流动力学反应功能，血流量增加，氧合血红蛋白水平升高，脱氧血红蛋白浓度降低。3
可以测量麻醉下的疼痛吗？膝盖手术期间使用功能近红外光谱
David David Zurakowski，F Lyle Micheli，G Barry Kussman，H和David Borsook A，B，B，I， * A波士顿儿童医院，哈佛医学院，疼痛中心，大脑和大脑，麻醉学，重症监护术，重症监护和止痛药，马萨诸塞州波士顿，马萨诸塞州Boston，Massach Shiptserts Bercasters bercy conserce，Harversets，Harvery，Harver，Harver，Harveria，Harvery，Harveria，Harveria，barthard sypercy consuptia，barthard syvercys，美国马萨诸塞州波士顿市的哈佛医学院，美国马萨诸塞州波士顿，蒙特利尔大学，蒙特利纳尔大学，蒙特利尔，蒙特利尔，蒙特利尔，加拿大魁北克，波士顿儿童医院波士顿儿童医院，哈佛医学院，麻醉学，重症监护和止痛医学系生物统计学系，波士顿，马萨诸塞州，马萨诸塞州，美国G波士顿儿童医院，哈佛医学院，波士顿，波士顿，马萨诸塞州波士顿，马萨诸塞州，美国马萨诸塞州医学医学医学院，哈佛医学院，卡迪科医学局，卡迪亚医学疗法，卡迪亚医学院，卡迪亚医学局，阿纳斯·阿纳斯·阿纳斯·阿纳斯·阿纳斯·阿纳斯，美国马萨诸塞州马萨诸塞州波士顿，马萨诸塞州综合医院，哈佛医学院，放射学系，马萨诸塞州波士顿，美国马萨诸塞州，美国马萨诸塞州
吸引学习者与功能近红外光谱的游戏 - 参与率
在学习任务中使用游戏元素可以促进情感和行为反应以及学习者的参与。到目前为止，对基于游戏的学习的基本神经机制知之甚少。在当前的研究中，我们将游戏元素添加到数字估算任务中，以评估分数理解并将大脑激活模式与非游戏的任务版本进行比较。四十一个参与者以平衡的顺序构成了两个任务版本，而额脑激活模式则使用近红外光谱法（受试者内部，横断面研究设计）评估。此外，还记录了心率，主观用户体验和任务性能。任务性能，情绪，流量经验以及心率之间的任务版本之间没有差异。然而，与非基于游戏的任务版本相比，基于游戏的任务交易被评为更具吸引力，刺激性和新颖性。此外，完成基于游戏的任务版本与通常涉及情感和奖励处理以及注意力过程的额骨区域的激活相关。这些结果提供了新的神经功能证据，证明了学习任务中的游戏要素似乎通过情感和认知参与促进了学习。
InAs 胶体量子点固体中的顺序共钝化可实现高效的近红外光电探测器
III-V 族胶体量子点 (CQDs) 是用于光电应用的有前途的材料，因为它们避免了重金属，同时实现了从可见光到红外 (IR) 的吸收。然而，III-V CQDs 的共价性质要求开发新的钝化策略来制造用于光电器件的导电 CQD 固体：这项工作表明，先前在 II-VI 和 IV-VI 量子点中开发的使用单个配体的配体交换不能完全钝化 CQD，并且这会降低设备效率。在密度泛函理论 (DFT) 模拟的指导下，这项工作开发了一种共钝化策略来制造砷化铟 CQD 光电探测器，该方法采用 X 型甲基乙酸铵 (MaAc) 和 Z 型配体 InBr 3 的组合。这种方法可保持电荷载流子迁移率并改善钝化效果，斯托克斯位移减少 25%，第一激子吸收线宽随时间推移的增宽率降低四倍，并使光致发光 (PL) 寿命增加一倍。所得器件在 950 nm 处显示 37% 的外部量子效率 (EQE)，这是 InAs CQD 光电探测器报告的最高值。
基于功能近红外光谱技术评估意识障碍患者的残留认知
准确诊断长期意识障碍（DOC）患者的意识水平对于设计治疗计划、确定康复服务和预测预后至关重要。DOC 1 – 4 主要包括昏迷（仅有失眠和反射行为）、无反应觉醒综合征（UWS）和微意识状态（MCS）。UWS 5 中的患者临床上清醒，但对自己和周围环境没有意识。与 UWS 不同，MCS 6 中的患者表现出极少、不一致但可重复的有目的的意识证据。对这两组患者的意识的临床评估和诊断具有挑战性。目前，主观床边行为评估仍被视为评估 DOC 患者意识的临床参考标准。7 但据报道误诊率为 ∼ 40% 。 3 事实上，由于患者的认知、运动和感觉障碍，以及检查者和环境条件等其他因素，准确评估 DOC 患者的脑功能和检测其残留意识非常复杂、耗时且具有挑战性。评估 DOC 患者意识水平的一种客观方法是使用功能神经影像技术。在过去的几年中，各种神经影像学和电生理研究为评估 DOC 患者意识、探索结构和功能特征、监测意识恢复以及阐明 DOC 患者意识的潜在机制提供了宝贵的见解。1、3、4、8 2006 年，Owen 等人提出了一项功能性磁共振成像 (fMRI) 研究，他们指导一名符合 UWS 临床标准的患者在 fMRI 扫描仪中执行打网球的想象来回答“是”，并执行空间导航想象来回答“否”。 9 fMRI 结果显示，患者的大脑活动与健康对照者在相同任务下的活动相似，表明存在残留认知。在后续研究中，10 fMRI 用于评估一组 DOC 患者在心理意象任务期间的故意大脑活动。结果显示，在行为上看似无反应的患者中，约有 17% 实际上具有隐蔽意识，可以调节大脑活动以响应简单的是非问题进行交流。神经影像学和电生理学研究的新发现表明，在行为检查中看似无反应的患者中，约有 20% 实际上可以表现出隐蔽意识。这种差异被称为认知运动分离 (CMD)。4、11 也就是说，这些患者实际上有意识，即使他们在行为上没有反应，但是，使用不依赖于患者产生外部反应能力的电生理和神经成像技术可以观察到明显的意识迹象。最近，2020 年欧洲神经病学学会指南建议应“在可行的情况下”使用基于任务的神经影像学研究来准确检测 DOC 患者的意识。12尽管基于 fMRI 的研究为 DOC 领域提供了有价值的信息，但相对大规模的设备要求、费用和严格的受试者限制使其无法应用于植入金属的患者，并限制了其在纵向床边监测或重症监护病房危重患者的使用。功能性近红外光谱 (fNIRS) 13 是一种非侵入性光学神经成像技术，在脑机接口 (BCI)、精神分裂症研究、神经康复、新生儿护理等领域发展迅速。7、14-16 与 fMRI 相比，fNIRS 对运动伪影和金属植入物的耐受性更高。通过同时检测氧合血红蛋白 (HbO)、脱氧血红蛋白 (HbR) 和总血红蛋白 (HbT) 浓度的变化，它提供更全面的信息，以更好地表征血流动力学并提高生态效度。此外，fNIRS 在以更高的空间分辨率定位和分割大脑区域方面优于 EEG。fNIRS 还更具成本效益、便携性，可用于床边监测，适合对 DOC 患者进行纵向和重复监测血流动力学。然而，使用 fNIRS 研究 DOC 患者的功能活动和评估残余意识的研究仍然有限，但正在增加。3、7、17-20 2013 年，Molteni 等 18 首次使用 fNIRS 对 MCS 患者的残余意识进行床边评估。Kempny 等 17 使用基于 fNIRS 的运动想象 (MI) 任务评估了 DOC 患者的大脑活动；结果显示，与 UWS 患者相比，MCS 患者的血流动力学反应与 UWS 患者更相似。神经康复、新生儿护理等。7、14-16与 fMRI 相比，fNIRS 对运动伪影和金属植入物的耐受性更强。通过同时检测氧合血红蛋白 (HbO)、脱氧血红蛋白 (HbR) 和总血红蛋白 (HbT) 浓度的变化，它提供更全面的信息，以更好地表征血流动力学并提高生态效度。此外，fNIRS 比 EEG 更能以更高的空间分辨率定位和分割大脑区域。fNIRS 还更具成本效益、便携性，可用于床边监测，适合对 DOC 患者进行纵向和重复监测血流动力学。然而，使用 fNIRS 研究功能活动和评估 DOC 患者残留意识的研究仍然有限，但正在增加。3、7、17-20 2013 年，Molteni 等人。 18 首次使用 fNIRS 对 MCS 患者的残留意识进行床边评估。Kempny 等 17 使用基于 fNIRS 的运动想象 (MI) 任务评估了 DOC 患者的大脑活动；结果显示，与 UWS 患者相比，MCS 患者的血流动力学反应与神经康复、新生儿护理等。7、14-16与 fMRI 相比，fNIRS 对运动伪影和金属植入物的耐受性更强。通过同时检测氧合血红蛋白 (HbO)、脱氧血红蛋白 (HbR) 和总血红蛋白 (HbT) 浓度的变化，它提供更全面的信息，以更好地表征血流动力学并提高生态效度。此外，fNIRS 比 EEG 更能以更高的空间分辨率定位和分割大脑区域。fNIRS 还更具成本效益、便携性，可用于床边监测，适合对 DOC 患者进行纵向和重复监测血流动力学。然而，使用 fNIRS 研究功能活动和评估 DOC 患者残留意识的研究仍然有限，但正在增加。3、7、17-20 2013 年，Molteni 等人。 18 首次使用 fNIRS 对 MCS 患者的残留意识进行床边评估。Kempny 等 17 使用基于 fNIRS 的运动想象 (MI) 任务评估了 DOC 患者的大脑活动；结果显示，与 UWS 患者相比，MCS 患者的血流动力学反应与
使用功能近红外光谱研究研究早期发展的大脑：未来的方向和新挑战
功能性磁共振成像（fMRI）通常太限制或侵入性，以至于与婴儿和幼儿一起使用。fnirs也易于使用，并且相对耐受运动。因此，它是发展种群的特别合适的方法论选择。尽管有这些优势，但婴儿和幼儿都在挑战研究参与者，他们的注意力范围很短，不了解和/或一定遵守说明，不要轻易保持静止或不愿意接受FNIRS上限。在两十年半的时间里，自从它首次与婴儿，FNIRS技术，实验方法和数据分析技术使用以来，技术已经发展了2 - 4，以满足发育神经影像的特殊需求和挑战。因此，发展性FNIRS研究正在成倍增长5（图1）。的确，自2010年以来，增长一直特别快，可能与增强发展社区的FNIRS专业知识以及在更易于使用的价格范围内出现更多的市售系统。相对于fMRI和电掌位图（EEG），自2017年以来，新婴儿发育出版物的分布（具有0-2岁）的分布表明，FNIRS的增加表明，婴儿研究方法选择的潜在变化。6
利用功能性近红外光谱研究早期发育大脑：未来方向和新挑战
功能性磁共振成像 (fMRI) 通常对婴儿和幼儿使用限制过多或侵入性过强。fNIRS 还易于使用，并且对运动具有相对的耐受性。因此，它是一种特别适合发育人群的方法选择。尽管有这些优势，但婴儿和幼童仍然是具有挑战性的研究参与者，因为他们注意力不集中、不理解和/或不一定遵守指令、不容易保持静止或可能不愿意接受 fNIRS 上限。自首次用于婴儿以来的二十五年里，fNIRS 技术、实验方法和数据分析技术已经有了长足的发展 2 – 4 ，以满足发育神经成像的特殊需求和挑战。因此，发育性 fNIRS 研究呈指数级增长 5 (图 1)。事实上，自 2010 年以来，增长特别迅速，这可能与发育社区中 fNIRS 专业知识的增加以及出现了更多种类、价格更实惠的商业化系统有关。相对于 fMRI 和脑电图 (EEG)，自 2017 年以来，新的婴儿发育出版物（0 至 2 岁儿童）的分布显示 fNIRS 有所增加，这表明婴儿研究方法的选择可能会发生转变。6