痛觉的近红外脑功能成像的研究

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1、硕士学位论文痛觉的近红外脑功能成像的研究RESEARCHONNEARINFRAREDBRAINFUNCTIONIMAGINGOFPAIN董园园哈尔滨工业大学2014年6月万方数据国内图书分类号：TN929.13学校代码：10213国际图书分类号：621.391.6密级：公开工程硕士学位论文痛觉的近红外脑功能成像的研究硕士研究生：董园园导师：张中华教授申请学位：工程硕士学科：光学工程所在单位：光电子信息科学与技术答辩日期：2014年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:TN929.13U.D.C:621.391.6DissertationfortheMas

2、terDegreeinEngineeringRESEARCHONNEARINFRAREDBRAINFUNCTIONIMAGINGOFPAINCandidate：DongYuanyuanSupervisor：Prof.ZhangZhonghuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PhysicalElectronicsAffiliation：Dept.ofOptoelectronicInformationScience&TechnologyDateofDefence：June,2014Degree-Conferring

3、-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要大脑是人体最复杂的器官，解密大脑的运转方式、探索生命之谜，是无数科学家潜心研究的艰难课题。自Jöbsis于1977年第一次观察到人体组织对近红外光具有良好的穿透能力之后，人们开始用NIRS技术来研究脑功能活动。疼痛的解剖生理学表明，人体受到疼痛刺激后，参与处理疼痛信息的大脑皮质的部分区域处于激活状态，引起区域内的血氧含量的改变，由于血液内的含氧血红蛋白（HbO2）与去氧血红蛋白（Hb）对近红外波段（600-1300nm波长）的光波的吸收特性不同，通过探测出射光波强度即

4、可反应出生理变化。本文依据760nm、850nm两波长的近红外光与人体组织的相互作用特性和修正朗伯-比尔定律为基础，自行设计和制作了一套以双波长近红外LED为光源并有8路探测通道的检测系统。本系统中使用单片机做为控制整个电路的核心器件，主要用来控制LED光源驱动器以循序点亮光源，并控制8路通道的A/D转换以及将数字信号上传至上位机。本系统选用在700nm~850nm波长范围内具有很高的光谱响应度的光敏管OPT101做为光信号的接收设备。上位机程序基于VisualC++6.0平台，完成对表征血氧信息数据的存储、处理及显示的任务。本文对整套系统进行了探测性能的测试和在体检测能力的测试，验证了

5、系统具有检测人脑部血氧含量这种微弱信号的能力，并可用于脑功能活动的检测。本文利用自行研制的脑功能检测仪对随机选取的20例指尖血糖检测者在检测过程的大脑前额叶的血氧含量进行了检测，该实验检测出大脑前额叶在疼痛刺激状态下被激活，并且该区域的脑功能活动明显增强。关键词：近红外光谱技术；血氧含量；疼痛；脑功能成像I万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThebrainisthemostcomplexorganofthehumanbody.Itisadifficulttasktodecrypttheoperationmodeofthebrainandexplorethemyster

6、yoflife.Andtherearemanyscientistsstudyingthistopic.Jöbsisfirstobservednear-infraredlightcanpenetratehumantissuein1977.Sincethen,PeoplebegantouseNIRStechniquetostudybrainactivity.AnatomyofPainshowsthatsomeregionsofbrainexhibitsignificantneuralactivityanditslocalbloodvolumeaccordinglyincreaseswhens

7、omeareasofhumansufferspainfulstimuli.Becauseoxygenatedhemoglobin(HbO2)anddeoxygenatedbloodhemoglobin(Hb)havedifferentabsorptioncoefficientsinthenear-infrared(600-1300nmwavelength),theintensityoftheemittedlightmayreflec