基于认知任务测试的近红外脑成像仪制造技术

本发明专利技术公开了一种基于认知任务测试的近红外脑成像仪，包括：近红外脑成像模块，其包括向受检者头皮发出近红外光的发射光极、从受检者头皮接收脑部组织反射的近红外光的接收光极和根据接收光极的接收近红外光生成近红外脑成像图谱的图谱生成单元；认知任务模块，其配置在近红外脑成像模块工作时向受检者同步提供预设的认知任务；处理器，其配置为根据认知任务模块提供的认知任务获取并处理近红外脑成像模块生成的对应的近红外脑成像图谱；数据分类模块，其配置为根据处理器处理的近红外脑成像图谱按照图谱波形的位相、波幅、频率和/或趋势进行分类；数据存储模块，其配置为对数据分类模块分类的近红外脑成像图谱进行存储。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种医疗检测设备，特别是一种基于认知任务测试的近红外脑成像仪。
技术介绍
目前，心理障碍的诊断过程主要遵循“症状-综合征-病史-诊断”模式，目前心理障碍主要是症状经验性诊断,临床上缺乏的便捷辅助症状识别和诊断技术。但随着例如功能性磁共振(fMRI)、正电子发射断层显像术(PET)和单电子发射断层显像术(SPECT)等无创检测方法的逐渐应用,深化了研究工作者对精神障碍患者的发病机理和疾病过程的认识。比如，现已经证实抑郁症患者的前额功能影像有异常。但由于fMRI、PET、SPECT等设备使用时或多或少会有诸如体积偏大、价格偏高、噪声大、时间长、不耐受、幽闭(可能影响测试结果)与不自然(可能影响测试结果)等方面原因，因此在目前的心理障碍诊断过程中并没有得到实际的临床应用。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。其基本原理是由于近红外光700-1400nm的波长能够透过颅骨2-3cm，其中780nm被脱氧血红蛋白(Deoxy-Hb)吸收和散射，而830nm被氧合血红蛋白(Oxy-Hb))吸收和散射，这能间接反映脑皮层神经元的活动和脑认知功能活动。并且fNIRS可以较为准确的区分来自不同脑结构的信号，其空间分辨率可以达到1-2厘米，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。由于此项技术具有的可移动性、安静无噪声、使用成本低、容易操作和维护、对被试的限制少，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，加之其理想的空间定位能力，使其正逐渐的成为该领域重要成像手段。但功能近红外光谱脑成像所得图谱一般难以辨识，工作繁琐，使用者难以有效理解使用。另外，在中国专利申请CN104055524A中公开了一种基于近红外光谱功能连接检测方法及系统，该检测方法主要通过近红外光谱血氧仪采集受试者左
右脑前额叶氧合血红蛋白信号，然后再对氧合血红蛋白信号进行时频分析，进而获取小波相干系数。该方法的现实意义在于通过小波相干系数，间接预估脑功能连接状况，预防脑功能障碍。但这项技术是基于现有的红外光谱血氧仪实现，不能很好的实现认知功能检测。而认知功能损害是精神障碍的核心症状之一，研究表明不同亚型的抑郁障碍(Dillon et al,2014)，焦虑障碍(Andreescuet al,2014)，强迫症患者(Dittrich et al,2011)均呈现一定程度的认知损害。Dan的研究表明，语言流畅任务(vft)是主要由前额叶及颞叶参与，用于检测词语检索与语言执行功能(Dan et al,2013)。因此，vft任务被广泛地应用于检测精神障碍患者(psychiatric patients)前额叶的激活模式(Herrmannn et al,2003)’。基于上述背景，能够设计出基于认知任务测试的近红外脑成像仪，对于心理障碍的进一步研究，深入了解其病理机制以及之后的临床诊断都将具有重要意义。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于认知任务测试的近红外脑成像仪，该设备可以实现在预设的多项认知任务的刺激呈现下，连续获取受检者脑部对应的近红外脑成像图谱，为实际临床症状识别提供参考。为了实现上述目的，本专利技术提供的一种基于认知任务测试的近红外脑成像仪，包括：近红外脑成像模块，其包括向受检者头皮发出近红外光的发射光极、从受检者头皮接收脑部组织反射的近红外光的接收光极和根据所述接收光极的接收近红外光生成近红外脑成像图谱的图谱生成单元；认知任务模块，其配置在所述近红外脑成像模块工作时向受检者同步提供预设的认知任务；处理器，其配置为根据所述认知任务模块提供的认知任务获取并处理所述近红外脑成像模块生成的对应的近红外脑成像图谱；数据分类模块，其配置为根据所述处理器处理的近红外脑成像图谱按照图谱波形的位相、波幅、频率和/或趋势进行分类；数据存储模块，其配置为对所述数据分类模块分类的近红外脑成像图谱进行存储。实际上，在本申请中，所述近红外脑成像模块可采用常规的近红外光谱成像仪实现。而对于认知任务模块，优选地，其包括一显示单元、一输入单元和一同步单元，所述显示单元以一时间周期向受检者显示需完成的认知任务；所述输入单元供所述受检者根据认识任务提示输入对应反馈信息；所述同步模块用于根据所述时间周期启动所述近红外脑呈现模块。进一步优选的，所述显示单元显示认知任务的时间周期包括任务前静息期、任务中静息期和任务后静息期。进一步优选的，所述任务前静息期、任务中静息期和任务后静息期的时间分别为15s、30s和15s。进一步优选的，所述显示单元显示的认知任务包括情绪图片任务、语言流畅任务、对指运动任务和症状图片任务等认知任务单元组成。对于所述数据分类模块，优选地，还可以根据预设的标准图谱信息对所述处理器处理的近红外脑成像图谱进行分类。具体地，所述预设标准图谱信息包括正相双曲线正常波形、负相低平波形、负相交叉分离波形、负相开口状波形、正相高波幅波形和正相开口状波形。本专利技术所提供的基于认知任务测试的近红外脑成像仪，能够在认知任务的刺激呈现下，获取高参考价值的近红外脑成像图谱并主动对图谱进行分类，进而为相关研究工作及临床诊断提供切实可信的相关参考，具有十分广阔的应用前景及商业价值。附图说明图1为本专利技术的基于认知任务测试的近红外脑成像仪的结构框图。图2为本专利技术的基于认知任务测试的近红外脑成像仪的近红外脑成像模块中发射电极和接收电极的位置示意图。图3为本专利技术的基于认知任务测试的近红外脑成像仪的数据分类模块在分类时所依据的标准图谱信息中的正常对照组波形。图4为本专利技术的基于认知任务测试的近红外脑成像仪的数据分类模块在分类时所依据的标准图谱信息中的抑郁障碍组波形。图5为本专利技术的基于认知任务测试的近红外脑成像仪的数据分类模块在分类时所依据的标准图谱信息中的抑郁焦虑组波形。图6为本专利技术的基于认知任务测试的近红外脑成像仪的数据分类模块在分类时所依据的标准图谱信息中的广泛焦虑组波形。图7为本专利技术的基于认知任务测试的近红外脑成像仪的数据分类模块在分类时所依据的标准图谱信息中的抑郁强迫组波形。图8为本专利技术的基于认知任务测试的近红外脑成像仪的数据分类模块在分类时所依据的标准图谱信息中的焦虑强迫组波形。具体实施方式以下参照附图对本专利技术所提出的技术方案做进一步详细的说明。如图1所示，本专利技术提供的一种基于认知任务测试的近红外脑成像仪，包括：近红外脑成像模块1，其包括向受检者头皮发出近红外光的发射光极、从受检者头皮接收脑部组织反射的近红外光的接收光极和根据所述接收光极的接收近红外光生成近红外脑成像图谱的图谱生成单元；在图1中，发射电极、接收电极及图谱生成单元并未示出，图2示出了发射电极和接收电极的位置示意。实际上，这一模块的功能与现有的近红外光谱成像仪所实现的功能相同，均是用于获取受检者脑部(主要前额叶及颞叶)的近红外脑成像图谱。换句话说，本专利技术技术方案中的近红外脑成像模块以现有近红外光谱成像仪替代也可以实现。认知任务模块5，其配置在所述近红外脑成像模块1工作时向受检者同步提供预设的认知任务；这一模块的主要作用在于向受检者提供刺激症状图谱出现的认知任务，这里主要指语言流畅任务(v本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于认知任务测试的近红外脑成像仪，包括：近红外脑成像模块，其包括向受检者头皮发出近红外光的发射光极、从受检者头皮接收脑部组织反射的近红外光的接收光极和根据所述接收光极的接收近红外光生成近红外脑成像图谱的图谱生成单元；认知任务模块，其配置在所述近红外脑成像模块工作时向受检者同步提供预设的认知任务；处理器，其配置为根据所述认知任务模块提供的认知任务获取并处理所述近红外脑成像模块生成的对应的近红外脑成像图谱；数据分类模块，其配置为根据所述处理器处理的近红外脑成像图谱按照图谱波形的位相、波幅、频率和/或趋势进行分类；数据存储模块，其配置为对所述数据分类模块分类的近红外脑成像图谱进行存储。

【技术特征摘要】
1.基于认知任务测试的近红外脑成像仪，包括：近红外脑成像模块，其包括向受检者头皮发出近红外光的发射光极、从受检者头皮接收脑部组织反射的近红外光的接收光极和根据所述接收光极的接收近红外光生成近红外脑成像图谱的图谱生成单元；认知任务模块，其配置在所述近红外脑成像模块工作时向受检者同步提供预设的认知任务；处理器，其配置为根据所述认知任务模块提供的认知任务获取并处理所述近红外脑成像模块生成的对应的近红外脑成像图谱；数据分类模块，其配置为根据所述处理器处理的近红外脑成像图谱按照图谱波形的位相、波幅、频率和/或趋势进行分类；数据存储模块，其配置为对所述数据分类模块分类的近红外脑成像图谱进行存储。2.如权利要求1所述的基于任务测试的近红外脑成像仪，所述认知任务模块包括一显示单元、一输入单元和一同步单元，所述显示单元以一时间周期向受检者显示需完成的认知任务；所述输入单元供所述受检者根据认识...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘破资，
申请(专利权)人：清华大学玉泉医院，
类型：发明
国别省市：北京;11