超扫描近红外设备介绍(二)——软件

时间:2022-09-21 编辑:瀚翔医疗 浏览数:414

1 Aurora 

Aurora fNIRS 对用户仪器控制和数据采集采取了一种全新的方法。NIRx 为便携式 NIRSport 2 近红外解决方案提供了直观、灵活和易于使用的软件。 

Aurora fNIRS 通过 Wi-Fi 或 USB 连接到 NIRSport 2 设备上,只需点击几下就可以设置完整的实验配置。由于采用了自动信号优化算法,Aurora fNIRS 在开始测量前就能确保最佳信号质量。原始数据、HbO 和 HbR 浓度的变化可以通过几种显示模式实时显示。此外,还可立即进行高端的全头部可视化。记录的数据可以通过集成的实验室流层(LSL)协议导出,允许在脑机接口(BCI)和神经反馈范式中进行实时处理。 


图 6 Aurora 数据采集界面


部分产品功能:

 可设置数据采集时进行各种参数,如:连接主机、选择通道如何布局、采样率等 

 配备多脑区模版,用户也可根据需要选择大脑区域,支持 Hyperscan 扫描配置及自编通道、地形图设置 

 数据传送模式:WIFI 或 mico USB 传输 

 数据可实时显示,支持在线滤波等功能,可以实时显示 2D mapping 图,Hb、Hb0、HbT 浓度变化曲线 

 支持 wifi 局域网,多设备连接到同一个局域网进行使用 

 同厂家三维定位分析软件,更加方便的在近红外成像或多模态结合测量中探头光极的定位问题,该软件与 Aurora 及 NIRSlab 可结合使用 

 自动仪器识别软件启动,硬件加密 

 自动增益调整,确定每个通道的最佳放大增益,并对你的每个通道的信号质量进行反馈 

 信号灯(绿黄红白)直观表达个体信号质量


2 NIRStar 

NIRStar 旨在作为一个多平台仪器控制环境,提供最大的灵活性,以支持NIRx 系列的 NIRSport 和 NIRScout 功能成像系统所能探索的许多研究范式。不管是用 NIRSport 进行移动研究,还是用 NIRScout X 进行高密度超扫描测量, NIRStar 提供了丰富的系统控制和实时显示功能,旨在最大限度地利用 NIRS 提供的研究机会。 


图 7 NIRStar 数据采集界面 


部分产品功能: 

 可设置数据采集时进行各种参数,如:选择硬件型号、通道数、通道如何布局、光源的点亮方式、采样率等 

 配备多脑区模版,用户也可根据需要选择大脑区域,支持 Hyperscan 扫描配置及自编通道、地形图设置 

 数据可实时显示,支持在线滤波等功能,可以实时显示 2D mapping 图,Hb与 Hb0 浓度变化曲线 

 刺激呈现系统(内嵌在采集软件中),与 NIRStar 同步使用,可进行刺激呈现和同步 trigger 传送,对初学者来言设计实验和研究非常便利 

 自动仪器识别软件启动,硬件加密 

 自动增益调整,使测量的动态范围最大化 

 信号质量检测指标:包括增益指数、噪声值、个体信号质量等

 信号质量检测表现形式:信号灯设计,自动区分为绿—黄—红—白,四种不同信号质量 


3 nirsLAB 


nirsLAB 是加工近红外神经成像数据的分析工具包,它为用户提供了一个功能丰富的统计参数制图环境,能够满足大部分的神经成像研究。不论你的研究是儿童被试还是成人被试或者在运动情境下或超扫描环境都可以使用 nirsLAB 轻松地对实验数据进行编辑,并探索相应的神经反应特征。nirsLAB 可以对个人和群体的数据进行定量分析,并以多种图像模式展示脑活动情况。 


图 8 nirsLAB 主界面 


部分产品功能: 

 具有完善的 NIRS 数据处理功能∶事件和数据编辑、伪迹移除\校正、探针解剖位置编辑、动态显示血氧状态、GLM 为基础的 SPM 等功能 

 设置光源/探测器布局;可以依照国际 10-20 系统布局,支持数字定位系统(Polhemus Patriot),支持图形化显示光源/探测器布局、支持 2D、大脑表面显示方式 

 事件和数据编辑功能∶图形化事件编辑功能,支持多实验条件(conditions)查看,伪迹校正、删除功能,完善的数据滤波功能(支持低通、带通等) 

 数据查看和激活脑区功能成像(mapping)∶支持时间序列显示原始数据和处理后的数据,支持 Block average 蒙太奇视图,支持 2D、头皮、大脑皮质、玻璃视图等显示 HB 状态 

 NIRS-SPM 功能∶多条件的 GLM 系数估计,T-test、F-test 数据分析,组内(Level1)和组间 (Level2)统计分析,解剖参数映射 


4 NIRSite 


如何去创建属于自己的蒙太奇模板,nirx 提供了一个小巧且使用的软件,nirsite 软件,该软件可以通过查看 help 按钮获得帮助,通过系统提供的 ICBM152 头模,可以简单的进行设备光源、探测器、通道等相关信息,并且提供了多模态模板的设置和短距离通道的设备,更加的方便和实用。 


NIRSite 程序旨在提供一种用户友好的方式来指定 NIRS 源和探测器的排列,也称为蒙太奇,可与 NIRStar 和 Aurora fNIRS 一起使用。NIRSite 使用 MNI 头部模型,来源于 MRI 扫描,允许你手动将光源和探测器放置在头皮上,提供 EEG地标作为指导或者导入光学节点的数字化坐标。新的 NIRSite 还具有不同的婴儿头部模型和自动创建短距离通道的功能。 


为了能够使用 nirsLAB 中实现的新的 ICBM-152 MNI 头部模型,有必要使用用 NIRSite 创建的蒙太奇。 


图 9 NIRSite 操作界面 


部分产品功能: 

 轻松添加短距离通道 

 手动操作测量通道 

 重命名源和检测器标签 

 在二维视图中创建蒙太奇 

 自动导出到 NIRStar 和 Aurora

 蒙太奇文件夹 


5 Turbo-Stari 


Turbo-Satori 是一款用户友好的实时分析软件,用于分析功能性近红外光谱(fNIRS)数据。它是由 Brain Innovation 开发的,专门用于 NIRx fNIRS 仪器。Turbo-Satori 与 NIRSport、NIRSport 2 和 NIRScout 设备兼容,既可用于实验室,也可用于开放环境(移动研究)。它与 NIRStar 或 Aurora fNIRS 集成,不需要任何额外的硬件。 


Turbo-Satori 是一款先进的 fNIRS 数据实时分析软件。它允许快速、以结果为导向的高质量 fNIRS 研究。 Turbo-Satori 由 Brain Innovation 开发,专门用于 NIRx fNIRS 仪器。 Turbo-Satori 针对用户友好的实时 fNIRS 脑机接口 (BCI) 和神经反馈研究进行了优化,无需任何额外硬件即可与 NIRStar 或 Aurora fNIRS 采集软件集成。


图 10 Tubro-Stari 操作界面 


6. NAVI 


NAVI (Near-infrared Analysis, Visualization and Imaging) 是功能性 NIRS 数据 的分析软件,可进行设备性能检测,滤波,图像生成,特征提取,可视化,统计学分析,文件和数据库管理。NAVI 以 MATALAB 为基础,在灵活的文件管理系统中提供点击式的导航和可视化,在数据处理过程中使用向导以简化组数据加载,批处理,自动文件系统创建,参数设置记录等。通过各种方式可进行图像可视化,使用蒙太奇格式进行多种特征信息的叠加。 


通过优化计算和计算机内存之间的平衡,并使用快速算法,NAVI 可进行大量数据的分析和可视化。另外,NAVI 的图像转换功能让其可生成并输出标注数据格式供其他软件使用,如 SPM,Medx,AFNI 和 GiD。 


图 11 NAVI 软件界面 


部分产品功能: 

 可产生 3D 断层扫描的 fNIR 数据 

 文件管理:加载获得的结构性图形后,文件可自动与背景数据库集成,让查看和分析数据更有效 

 电子底单追踪:追踪数据产生的所有方面,包括设备扫描参数,数据滤波编辑和特征提取所选择的参数 

 图像生成:原始时间序列的滤波和正常化,及血红蛋白状态(氧合,脱氧, 总血红蛋白,HbO 饱和)的计算 

 数据查看:提供探测器通道和 2D 或 3D 渲染图像的各种查看方式,编辑和存储 

 数据分析:提供多种信号分离和提取能力,如主成分分析,独立成分分析, 一般线性模型,Molgedey-Schuster 分析;频谱分析,如功率谱分析,互谱密度,连贯性,时间相关性,小波;事件分析,如坡度,时间延迟,曲线下面 积等;可产生统计参数图 

 扩展功能:该功能为有经验的用户提供更大的灵活性,让其可以根据自己的研究需要设置和测试颅骨光纤的排列