[实用新型]光传感系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，特别是涉及一种光传感系统。

背景技术

人类和一部分动物类，当神经活动时脑组织呈血氧动态，利用磁共振成像技术(MRI)获取血氧动态过程中的脑组织图像称为功能磁共振成像（fMRI）技术。血流变化和血氧浓度变化统称血氧动态，当脑神经活动时，将增加对葡萄糖的消耗量和相应的有氧和无氧代谢。脑组织响应代谢过程即增加血流量的过程，并且有1至5秒的延迟。血氧动态响应在4至5秒时到达峰值，产生区域性有氧血红蛋白(oxyhemoglobin，HbO₂)，脱氧血红蛋白(deoxyhemoglobin，HbR)浓度变化，血流变化和血容积变化，即血氧相关信号（Blood-oxygen-level dependence，BOLD）。fMRI技术的基本原理就是利用脱氧血红蛋白的磁感率不同而产生T1或T2^*加权的图像灰度差。

现有磁共振脑组织功能成像存在诸多瓶颈和未解决的难点，第一，磁共振扫描获取一副图像或一段动态视频数据需要足够长的时间（通常1分钟以上），充分覆盖k空间或k-t空间才能达到所需的分辨率；然而脑组织血氧浓度变化信号（Bold）却是瞬时同步和动态两种特征状态。因此其存在二个缺陷，第一，采集的k空间数据非来自脑组织血氧浓度变化信号（Bold）同一状态，无法满足时间分辨率的要求。第二，目前临床和研究磁共振功能成像最常用的方法是运用平面脉冲回波（EPI）等快速成像脉冲序列减少成像所需时间，其问题是，存在图像变形和空间分辨率低、信噪比低的显著缺点，而且，时间分辨率低（大于1秒），仍然无法获得高时间分辨率图像。

脑组织功能成像的临床意义十分重要，由于磁共振脑组织功能成像存在诸多瓶颈和未解决的难点，光学断层摄像技术用于脑功能成像已经受到研究人员关注，美国专利数据库发表的“TASK-LESS OPTICAL MAPPING OF BRAIN FUNCTION USINGRESTING STATE FOUNCTIONAL CONNECTIVITY”（Joseph P.Culver et.al.，Appl.No.：12425743）公布了一种光学断层探测技术探测在休息状态下和无任务激励状态下的脑功能图像。Joseph指出传统磁共振功能成像通常是基于任务激励的，如测量运动中枢皮层功能状态需要手部运动激励。这种方法时间分辨率高，可以达到人体临床标准（毫秒尺度），还可测量总血红蛋白(total hemoglobin，HbT)、有氧血红蛋白(oxyhemoglobin，HbO₂)、脱氧血红蛋白(deoxyhemoglobin，HbR)浓度变化和浓度绝对值等。然而，其缺点是空间分辨率低，为了获得更清晰的脑功能图像，有采用磁共振成像联合其它检测方法获得更高的分辨率脑功能图像的研究，如：磁共振-脑电探测仪联合成像(EEG-FMRI)，该方法是，联合应用脑电探测技术，脑电探测技术，时间分辨率较高(毫秒尺度)，给磁共振功能成像过程提供时间相关参数修正。然而，这种方法没有一种很好的协同机制，存在诸多缺陷：其一，磁共振扫描器的射频磁脉冲会在脑生物电探测电极感生电流，射频脉冲序列是离散的时间序列，脑电探测仪即通过需要采取相应时间关断措施。其二，磁共振扫描器产生的空间变化梯度磁场也会在脑电电极感应电流，而这类持续存在的梯度磁场很难有效消除其感应产生的电流，导致脑电探测仪接收的信号存在感应电流信号的干扰。其三，头部运动在磁场的作用下，也会使脑电电极感应电流产生噪声。第四，脑电电极材料的磁感率会对静磁场B0的不均匀性产生影响，而磁场不均匀性会给磁共振系统带来图像扭曲、伪影。磁共振-脑电探测仪联合成像技术还存在脑电电极感生电流产生的热效应会对皮肤灼伤的问题。

发明内容

为了克服现有的磁共振扫描器分辨率低的不足，本实用新型提供一种光传感系统。该系统将激光发射光纤和信号传输光纤交替置于集线垫片上，组成视觉中枢光传感器组件Za和运动中枢光传感器组件Zb，由于采用光速传播器件，可以提高检测过程中的时间分辨率。