一、fNIRS技術原理
功能性近紅外腦成像技術(functional nearinfrared spectroscopy， fNIRS)的檢測建立在血氧濃度變化帶來的局部腦組織光學屬性(如吸收與散射系數)改變的基礎之上。局部腦組織中血紅蛋白濃度的變化會觸發一系列的復雜的大腦調節活動，根據神經血管耦合假說，這種緩慢變化的血液動力學響應能夠反映局部腦組織內的神經元活動及其變化規律。
使用近紅外腦成像設備時，將光源、探測器置于頭部相應部位，光源發射的光進入組織或細胞，在歷經一系列吸收、散射事件后，仍會有一部分光子到達皮層表面，探測器可以接收到這些光信號。大腦活動時，神經元的代謝發生變化，導致局部區域的血流量增加，氧合血紅蛋白HbO的濃度相對升高，脫氧血紅蛋白HbR的濃度相對降低。這會引起近紅外光吸收的改變，被探測器檢測到 。
根據修正的Beer-Lambert定律 ， 在HBO和HBR等吸收點兩側各選擇一個波長，根據吸收系數的差異 ， 可以計算出光的衰減量。通過對光學參數的檢測，可以推知大腦活動時HBO和HBR的變化量，進而得知腦功能的改變，通過一定的圖像恢復重建可進一步得到腦活動的近紅外光學圖像。
二、fNIRS技術優勢
| 類型 | 時間分辨率 | 空間分辨率 | 抗電磁干擾 | 可移動性 | 抗運動干擾 | 實驗環境 | 實驗效率 | 成本 |
|
EEG |
毫秒級 | ＞1cm | 弱 | 可移動 | 弱 | 實驗室/室外 |
低 需要洗頭 |
較低 |
| fMRI | 秒級 | 3mm | 弱 | 不可移動 | 弱 | 實驗室 |
低 掃描時間長 被試體驗差 |
高 |
| fNIRS | 秒級 | 約1cm | 強 | 可移動 | 強 | 實驗室/室外 |
高 不需洗頭 快速檢測 |
較低 |
2.1、使用安全
fNIRS是非侵入性的技術, 避免了對大腦組織的直接干預；不涉及輻射或強磁場，對受試者沒有安全威脅。
2.2、高效穩定
fNIRS 不需要被試洗頭或注射導電膏，安裝和調試過程相對簡單就可以實時穩定監測大腦的血氧變化，能夠幫助研究者快速獲取大腦活動的動態信息。
2.3、高時間分辨率，高空間分辨率
fNIRS 相對功能磁共振成像具有更高的時間分辨率，相對腦電具有更高的空間分辨率，是腦科學研究理想的研究工具。
2.4、便攜，運動耐受
fNIRS設備通常體積小、重量輕，便于攜帶，信號不易受運動的干擾，可在不同的環境條件下使用，能夠穩定測量在多種活動狀態下的大腦功能。
fNIRS技術已逐漸成為腦科學和神經技術研究的熱門工具
近年來，fNIRS技術因其非侵入性、便攜性以及對腦部活動監測的高靈敏度而備受關注，fNIRS相關的研究論文發表數量逐年增加。特別是在高影響力期刊中，如《NeuroImage》、《Frontiers in Human Neuroscience》和《Journal of Biomedical Optics》，相關文章涵蓋了技術改進、應用拓展以及多模態成像技術的創新等話題。NIRS技術在設備、應用領域及文獻發表上都呈現出穩步上升的趨勢，并逐步成為神經科學研究中的核心工具之一。
三、英智科技高性能臺式近紅外腦功能成像（fnirs）解決方案
3.1 英智科技fnirs產品特點
3.1.1 檢測效率高，用時短
觸摸放大器
數據采集、分析、顯示及查看一觸即達，無需電腦和復雜線纜連接，大大提高實時監測評估治療的效率。
雙頭光極設計
更易撥開頭發，縮短臨床檢測前的準備時間。
快速檢測報告
提供多種測量結果和報告模板，滿足快速臨床檢查需求；并支持前后測同屏呈現，方便醫生評估治療效果。
3.1.2 超高數據質量
雪崩二極管探測器
雪崩二極管探測器（avalanche photodiodes , APD) , 自動增益計算，動態設置基線，信號質量優秀。
短距離通道模塊
使用短通道之后能夠更好地還原強烈的神經激活，數據更加精準，“短通道減法”被譽為減少腦外組織反應的“金標準法。
平行檢測
提供相同難度但不同項目的平行測驗，避免練習效應對治療后再次檢查時結果的干擾。
3.1.3 英智科技fnirs滿足多種臨床檢查及研究場景需求
激光/LED雙光源
既擁有激光光源頻帶窄，聚焦性強的優點，又具備LED輕便，可長時間佩戴的特點，適應于敏感人群尤其是嬰幼兒被試。
超掃描測量
可記錄多個個體在同一時間參與相同任務時的腦活動同步情況，探索個體之間的情感與認知連接的神經機制。
模塊化設計，配置靈活
提供光源和探測器數量、光源及探頭類型、放大器尺寸的靈活組合配置，滿足基礎臨床評估需求和復雜的臨床研究實驗設計。
自由多模態研究
具有適合fNIRS&fMRI/EEG/TMS同步的多種專用探頭；支持TTL觸發，可兼容國內外主流的EMG、EEG、fMRI等設備，實現自由的多模態研究。
全腦自由布局
配置128孔全腦測量帽，并提供多種布局模版，方便用戶根據不同的疾病或者多模態場景進行靈活自由布局。
多種測試范式可選
集成基于臨床研究驗證的針對不同適應癥的多種測試范式，支持自定義范式。
兼容開源軟件分析
提供原始光學數據，精確可靠，可直接導入開源軟件進行分析。
3.2、英智科技fnirs具備強大的數據采集分析軟件
用戶友好設計
- 界面簡潔，功能豐富，人性化設計，易用性高。
- 調試簡單，自動調整增益，保證采集信號的最佳信噪比。
- 數據可實時呈現波形圖與地形圖激活，實時反饋數據質量，觀察大腦動態變化。
- 數據規范管理，高效檢索歷史數據。
滿足不同科室檢查及科研需求
- 內置多種權威刺激范式。
- 并支持自定義其他范式或兼容E-prime / Psychopy / PsychotoolBox等刺激平臺，同時滿足臨床與科研雙邊需求。
自定義臨床報告模板
- 報告模板豐富，快速開展臨床檢查。
- 支持自定義報告模板。
- 直觀、易懂的圖形化數據展示方式，方便醫生與患者及其家屬交流，也方便研究人員快速生成專業、規范的研究報告，有助于科研成果的交流和推廣。
科研級分析軟件
- 基于對比爾朗博特定理及其參數的深入理解，精確解析血紅蛋白濃度。
- 支持時域分析、頻域分析、空間模式分析、事件相關分析、功能連接分析等多種分析模式。
