[发明专利]一种多通道脑功能成像装置及方法

说明书

本发明公开了一种多通道脑功能成像装置及方法，方法包括：依据中央处理器的指令选择接通一个或多个发射天线和接收天线，发射两路光量子；一路通过发射天线发射到被检测组织，另一路直接发送给光量子接收模块；光量子接收模块接收直接发射的一路光量子，以及另一路经过被检测组织的反射、折射、散射和光化作用状态被改变的光量子，并对上述光量子状态进行分析计算，得到最终的被检测组织成分数据和被检测组织热活动和生物电活动数据；根据上述活动数据执行中央处理器指令，进行相应图像重建。本发明具有较强扫描能力，测量数据更直接、更灵敏，信息量更大、更稳定，无时间延迟。

技术领域

本发明涉及医学检测领域中的脑功能成像技术，具体涉及一种多通道脑功能成像装置及方法。

背景技术

在医学检测领域，可视化的医学图像能够帮助医疗工作者根据人体生理学及病理学变化做出诊断，医疗工作者将医学图像与其熟悉的正常图像进行异常对比，从而做出正确诊断，可见医学图像所展示的信息质量和数量是影像诊断学的基础，图像的信息量丰富程度对做出正确诊断十分重要。

医学图像成像包括X-Ray、超声波、CT、MRI、MEG、PET、NIRS等，一般，医学图像成像技术分为投影成像和重建成像两类，如骨折X-Ray成像利用组织对X-Ray吸收值不同直接投影成像，根据人体解剖、生理学及病理变化做出诊断；而如“炎症”等需要在分子水平诊断的疾病，则不能通过照相方法呈现出人体解剖结构进行形态学诊断，但是可以通过计算辅助将不可见的信息重建成可视化医学图像，例如，X-Ray直接模拟的灰度图像密度及其变化来反映人体组织结构的解剖和病理变化，但是X-Ray图像使一些组织或病灶投影被覆盖，不能显示，CT在X-Ray的基础上经过数字变换重建模拟图像，提供了更高的图像分辨能力，克服了X-Ray检查图像重叠的问题，提高了病灶检出率。

随着技术的发展，在计算辅助重建成像基础上，出现了能够将形态学检查无法观察到的信息以图像形式呈现出来的功能成像技术，比如血液流向和流速的信息；功能成像技术突破了“形态学”诊断的缺陷，进一步扩成像技术的应用范围，目前，涉及的主要方面包括神经生理学和神经心理学,正逐渐扩展于听觉、语言、认知与情绪等功能皮层及记忆等心理活动的研究。功能成像技术对于神经疾病的研究、诊断、进展估计及实验性干预治疗效果的评价，能提供敏感、客观精确的信息评价。对于神经生理学中的脑神经病变的功能成像研究，涉及到癫痫、帕金森综合症、阿尔茨海默病(AD)、多发性脑硬化(MS)及脑梗死等方面。

功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)和功能性近红外光谱技术(functional near-infrared spectroscopy，fNIRS)都是用于脑神经病变的功能成像技术，功能成像fMRI、fNIRS图像不但包含解剖学信息，而且具有神经系统的反应机制。目前，fNIRS与fMRI都是利用血流和血氧变化来测量大脑活动，区别在于fMRI利用磁阵造影成像，而fNIRS则利用血管中血红蛋白对于近红外光的散射性变化。

功能性磁共振脑成像(fMRI)技术由于时间、空间的分辨高，对疾病的早期诊断、鉴别、治疗和愈后的跟踪具有重要的意义，但是fMRI却存在不可弥补的缺陷，例如不能对早期妊娠、呼吸系统患者使用，不能对有铁磁性植入物患者使用，MRI使用Gd对比剂进行造影，对肾功能有一定影响，并且伪影还不能完全消除；另外，fMRI检测血氧变化与神经电信号并不同步，血氧信号的峰值一般比神经活动滞后6s左右。

功能近红外光谱脑成像(fNIRS)技术是近年发展起来的一种动态检测脑功能的方法，具有兼容磁性金属物品、允许长时间连续测量和短时间内反复多次测量等特点；可以较为准确的区分来自不同脑结构的信号，其空间分辨率达到1-2毫米，不仅如此，fNIRS的采样率可以达到0.1秒，远远高于功能磁共振成像,而弥散光学成像的近红外光学成像技术更代表了未来认知神经科学的发展方向。同时，功能近红外光谱脑成像技术还存在以下缺点：

(1)NIRS穿透力比较差，通常认为只能穿透皮肤3-8cm；