面向近红外脑功能成像的光学自导引漫射光断层成像方法

为降低近红外脑功能漫射光断层成像(DOT)固有的逆问题病态性,并避免多模态方法的图像配准等问题,提出了基于光学自导引提供先验功能信息的脑功能DOT方法(OT-DOT),并发展了图像重构方法.模拟验证表明:上皮厚度(TLT)已知时,OT-DOT获得的重构量化度(QR)约为传统DOT的4.2倍;当TLT的估计误差小于±10%时,OT-DOT重构的QR值可达92%以上,远远优于传统DOT;噪声鲁棒性测试表明,OT-DOT与传统DOT的噪声鲁棒性相近.利用连续光DOT测量系统的仿体实验重构结果表明,所发展的OT-DOT算法获得的重构结果优于传统DOT算法.     

灵长类中风模型的磁共振成像

灵长类大脑在结构、生理、功能及神经学上与人类大脑非常相似. 因此,灵长类中风模型为研究大脑缺血的损伤机制和开发各种药物治疗方法提供了理想的动物模型. 该文介绍了近年来使用的各种灵长类中风模型,并总结了目前可用于该模型的各种磁共振成像（MRI）方法. 同时,还讨论了灵长类动物高分辩弥散张量成像（DTI）和磁共振灌注成像（PWI）的数据采集方法和心跳及呼吸引起的生理运动伪影的矫正方法. 这些方法改进了弥散一灌注失配（DWI－PWI MISMATCH）成像的精度和质量,有助于提高对脑缺血半暗带演化及其对药物治疗反应的精确评估,为更好地利用灵长类脑中风模型和当代磁共振成像技术进行中风机制研究和药物开发建立一个理想的研究平台.     

视觉非随意注意的近红外脑功能成像技术与事件相关脑电位检测技术研究

近红外脑功能成像技术(fNIRI)是近年来发展起来的新技术,与心理学研究常用的事件相关脑电位检测技术(ERP)相比,能提供电生理信号之外的与脑功能活动相关的血液动力学信息。设计了非随意注意的经典范式,对同一组被试者分别使用近红外脑功能成像技术和事件相关脑电位检测技术检测其在实验过程中脑活动变化,然后对两种技术检测的结果进行处理和比较分析。结果发现近红外脑功能成像技术测出的非随意注意源定位在前额叶,与其相关P3a脑电皮层分布一致,甚至近红外脑功能成像技术测出的源定位范围可以缩小到Brodmann46区;血液激活先于P3a并在P3a完成后显著增强的现象支持深入研究脑机理的可能性。因此,近红外脑功能成像技术可有效地应用于脑的高级功能研究。     

基于频域辐射传输模型的光学成像研究

本文以超短脉冲激光照射参与性介质的光学成像为研究背景,分别构建了短脉冲激光在参与性介质内的频域辐射传输正问题模型和根据边界探测所得频域信号重建介质内部光学参数的逆问题模型。在瞬态辐射传输方程的基础上,利用傅里叶变换得到频域辐射传输方程,采用有限体积法求解频域传输方程,模拟超短脉冲激光在二维参与性介质内传输的过程,得到介质边界的出射频域辐射信号。选取共轭梯度法作为反演算法,采用伴随差分模型求解目标函数梯度,重建了二维非均匀参与性介质内不同位置内含物的光学参数分布。结果表明,基于频域辐射传输方程的伴随差分模型能够较为准确地反演多维参与性介质内的光学参数。     

光激活磁共振脑功能成像的研究现状及前景

磁共振脑功能成像经过20年的发展已经成为大脑认知神经科学研究中最主要的技术.光激活磁共振脑功能成像是将它与新发展起来的光遗传学相结合的新兴技术,具有高时空选择性地分析特定神经回路或特定类型的神经元在整个功能网络中的作用的巨大潜力,为理解人类脑功能和揭示神经精神疾病机理可提供新的技术手段.