近紅外腦成像（Near-Infrared Spectroscopy, NIRS）是一種非侵入性的神經影像技術，通過測量頭皮上的近紅外光反射特性，研究大腦活動和血液氧合水平的變化。下面將詳細介紹近紅外腦成像的原理、應用和優勢。 一、原理
近(jin)紅外腦成(cheng)像利用(yong)近(jin)紅外光在組(zu)織中的(de)透射(she)(she)和散射(she)(she)特(te)性(xing)來測量腦組(zu)織的(de)血液含氧量和血流(liu)量變化，從而(er)間(jian)接反映大腦的(de)活動情況。
光(guang)照(zhao)射：近紅外腦成像使用波長(chang)在700-1000納(na)米之間的光(guang)源，通常是激光(guang)或LED。光(guang)線經過頭皮(pi)組(zu)織照(zhao)射到大腦皮(pi)層(ceng)表面。
光散射和(he)吸(xi)收(shou)：在頭皮、腦(nao)組織和(he)血液中(zhong)，光線會發生(sheng)散射和(he)吸(xi)收(shou)。腦(nao)組織中(zhong)的(de)(de)血紅蛋白(bai)和(he)氧合血紅蛋白(bai)對不(bu)(bu)同波長的(de)(de)近紅外(wai)光具有不(bu)(bu)同的(de)(de)吸(xi)收(shou)特(te)性。
光(guang)傳遞：部分經過(guo)頭皮和(he)腦(nao)組織散(san)射的(de)光(guang)線會傳遞到頭皮另一側(ce)，并被放置在相應位置的(de)探測器接(jie)收。
數據處(chu)理：通過測量(liang)入射光(guang)和透射光(guang)的強度差異，結(jie)合經驗(yan)公式和數據處(chu)理算(suan)法，可以計算(suan)出腦部不(bu)同區域的血(xue)(xue)液含氧(yang)量(liang)和血(xue)(xue)流量(liang)變(bian)化。
二、應(ying)用
近紅外腦成像在(zai)醫學(xue)和神經科學(xue)研(yan)究中有廣泛的應用。
腦(nao)功(gong)能研(yan)(yan)究(jiu)：近紅外腦(nao)成像可(ke)(ke)以(yi)用(yong)于研(yan)(yan)究(jiu)大腦(nao)的(de)功(gong)能活動。通(tong)過測量血(xue)氧(yang)變化(hua)可(ke)(ke)以(yi)推斷大腦(nao)的(de)氧(yang)合和脫氧(yang)血(xue)紅蛋(dan)白的(de)比例，從而間接反映腦(nao)區的(de)神經(jing)活動。常見的(de)應用(yong)包括語言、記憶、注(zhu)意力和情緒等功(gong)能研(yan)(yan)究(jiu)。
腦發育(yu)和嬰兒(er)研究：由于近(jin)紅外(wai)(wai)光的(de)非侵入性和較(jiao)低的(de)限制條件，近(jin)紅外(wai)(wai)腦成(cheng)像被廣泛用(yong)于嬰兒(er)和幼兒(er)腦發育(yu)研究。它可以幫助(zhu)了解新生兒(er)大腦的(de)功能連接和發育(yu)過程。
腦(nao)(nao)損(sun)傷(shang)(shang)和疾(ji)(ji)病：近紅外腦(nao)(nao)成像可用于(yu)研究腦(nao)(nao)損(sun)傷(shang)(shang)和神經(jing)系統疾(ji)(ji)病，如中風、腦(nao)(nao)血管(guan)疾(ji)(ji)病、腦(nao)(nao)退化性疾(ji)(ji)病等(deng)。通過測量局部血液氧合水平的(de)改變，可以評估病變區(qu)域的(de)功(gong)能狀態(tai)。
腦機接口(kou)和康(kang)復(fu)研究(jiu)：近紅外腦成像(xiang)可以(yi)與腦機接口(kou)技(ji)術結合，實現從大腦信號到外部設備的(de)控制。同(tong)時，它(ta)在康(kang)復(fu)研究(jiu)中也具有潛力，可用于評估康(kang)復(fu)過(guo)程中腦功能的(de)恢復(fu)情況。
三、優勢
相比(bi)其他神(shen)經影像(xiang)技術，近紅(hong)外(wai)腦成(cheng)像(xiang)具有(you)以下優勢：
非侵入性：近紅外腦(nao)成像無需(xu)插入電極或注射對比(bi)劑，不會(hui)對受試者(zhe)產(chan)生任何物理刺激或副作用，適用于各個年齡段的(de)人(ren)群(qun)。
便(bian)攜(xie)性(xing)：近紅(hong)外腦成像設備體(ti)積小(xiao)、便(bian)于攜(xie)帶(dai)，可以在較自然的環境(jing)中進行研(yan)究，如嬰兒(er)房間、床(chuang)邊等。
高(gao)(gao)時間分辨(bian)率：相比功(gong)能(neng)磁(ci)共(gong)振成(cheng)像（fMRI），近紅外腦成(cheng)像能(neng)夠(gou)提供更高(gao)(gao)的時間分辨(bian)率，可以捕捉到更快速的神經活動變(bian)化。
可重(zhong)復(fu)性(xing)：近紅外腦成像的測量結果具(ju)有(you)(you)較好的重(zhong)復(fu)性(xing)和(he)穩定性(xing)，對多次測量和(he)長時(shi)間觀察具(ju)有(you)(you)可行性(xing)。
總之，近紅外腦(nao)(nao)(nao)成像(xiang)是一種非侵入性(xing)的(de)神經影像(xiang)技術，通過(guo)測量頭皮上的(de)近紅外光反射特性(xing)，間(jian)接反映大腦(nao)(nao)(nao)的(de)活動情(qing)況。它廣(guang)泛應(ying)用于腦(nao)(nao)(nao)功能研究(jiu)、腦(nao)(nao)(nao)發育和嬰兒研究(jiu)、腦(nao)(nao)(nao)損傷(shang)和疾病(bing)的(de)評估以及腦(nao)(nao)(nao)機接口和康復(fu)研究(jiu)等領域。相較于其他神經影像(xiang)技術，近紅外腦(nao)(nao)(nao)成像(xiang)具有非侵入性(xing)、便攜(xie)性(xing)、高時間(jian)分辨率和可重復(fu)性(xing)等優(you)勢。
