一、fNIRS技术原理
功能性近红外脑成像技术(functional nearinfrared spectroscopy， fNIRS)的检测建立在血氧浓度变化带来的局部脑组织光学属性(如吸收与散射系数)改变的基础之上。局部脑组织中血红蛋白浓度的变化会触发一系列的复杂的大脑调节活动，根据神经血管耦合假说，这种缓慢变化的血液动力学响应能够反映局部脑组织内的神经元活动及其变化规律。
使用近红外脑成像设备时，将光源、探测器置于头部相应部位，光源发射的光进入组织或细胞，在历经一系列吸收、散射事件后，仍会有一部分光子到达皮层表面，探测器可以接收到这些光信号。大脑活动时，神经元的代谢发生变化，导致局部区域的血流量增加，氧合血红蛋白HbO的浓度相对升高，脱氧血红蛋白HbR的浓度相对降低。这会引起近红外光吸收的改变，被探测器检测到 。
根据修正的Beer-Lambert定律 ， 在HBO和HBR等吸收点两侧各选择一个波长，根据吸收系数的差异 ， 可以计算出光的衰减量。通过对光学参数的检测，可以推知大脑活动时HBO和HBR的变化量，进而得知脑功能的改变，通过一定的图像恢复重建可进一步得到脑活动的近红外光学图像。
二、fNIRS技术优势
| 类型 | 时间分辨率 | 空间分辨率 | 抗电磁干扰 | 可移动性 | 抗运动干扰 | 实验环境 | 实验效率 | 成本 |
|
EEG |
毫秒级 | ＞1cm | 弱 | 可移动 | 弱 | 实验室/室外 |
低 需要洗头 |
较低 |
| fMRI | 秒级 | 3mm | 弱 | 不可移动 | 弱 | 实验室 |
低 扫描时间长 被试体验差 |
高 |
| fNIRS | 秒级 | 约1cm | 强 | 可移动 | 强 | 实验室/室外 |
高 不需洗头 快速检测 |
较低 |
2.1、使用安全
fNIRS是非侵入性的技术, 避免了对大脑组织的直接干预；不涉及辐射或强磁场，对受试者没有安全威胁。
2.2、高效稳定
fNIRS 不需要被试洗头或注射导电膏，安装和调试过程相对简单就可以实时稳定监测大脑的血氧变化，能够帮助研究者快速获取大脑活动的动态信息。
2.3、高时间分辨率，高空间分辨率
fNIRS 相对功能磁共振成像具有更高的时间分辨率，相对脑电具有更高的空间分辨率，是脑科学研究理想的研究工具。
2.4、便携，运动耐受
fNIRS设备通常体积小、重量轻，便于携带，信号不易受运动的干扰，可在不同的环境条件下使用，能够稳定测量在多种活动状态下的大脑功能。
fNIRS技术已逐渐成为脑科学和神经技术研究的热门工具
近年来，fNIRS技术因其非侵入性、便携性以及对脑部活动监测的高灵敏度而备受关注，fNIRS相关的研究论文发表数量逐年增加。特别是在高影响力期刊中，如《NeuroImage》、《Frontiers in Human Neuroscience》和《Journal of Biomedical Optics》，相关文章涵盖了技术改进、应用拓展以及多模态成像技术的创新等话题。NIRS技术在设备、应用领域及文献发表上都呈现出稳步上升的趋势，并逐步成为神经科学研究中的核心工具之一。
三、英智科技高性能台式近红外脑功能成像（fnirs）解决方案
3.1 英智科技fnirs产品特点
3.1.1 检测效率高，用时短
触摸放大器
数据采集、分析、显示及查看一触即达，无需电脑和复杂线缆连接，大大提高实时监测评估治疗的效率。
双头光极设计
更易拨开头发，缩短临床检测前的准备时间。
快速检测报告
提供多种测量结果和报告模板，满足快速临床检查需求；并支持前后测同屏呈现，方便医生评估治疗效果。
3.1.2 超高数据质量
雪崩二极管探测器
雪崩二极管探测器（avalanche photodiodes , APD) , 自动增益计算，动态设置基线，信号质量优秀。
短距离通道模块
使用短通道之后能够更好地还原强烈的神经激活，数据更加精准，“短通道减法”被誉为减少脑外组织反应的“金标准法。
平行检测
提供相同难度但不同项目的平行测验，避免练习效应对治疗后再次检查时结果的干扰。
3.1.3 英智科技fnirs满足多种临床检查及研究场景需求
激光/LED双光源
既拥有激光光源频带窄，聚焦性强的优点，又具备LED轻便，可长时间佩戴的特点，适应于敏感人群尤其是婴幼儿被试。
超扫描测量
可记录多个个体在同一时间参与相同任务时的脑活动同步情况，探索个体之间的情感与认知连接的神经机制。
模块化设计，配置灵活
提供光源和探测器数量、光源及探头类型、放大器尺寸的灵活组合配置，满足基础临床评估需求和复杂的临床研究实验设计。
自由多模态研究
具有适合fNIRS&fMRI/EEG/TMS同步的多种专用探头；支持TTL触发，可兼容国内外主流的EMG、EEG、fMRI等设备，实现自由的多模态研究。
全脑自由布局
配置128孔全脑测量帽，并提供多种布局模版，方便用户根据不同的疾病或者多模态场景进行灵活自由布局。
多种测试范式可选
集成基于临床研究验证的针对不同适应症的多种测试范式，支持自定义范式。
兼容开源软件分析
提供原始光学数据，精确可靠，可直接导入开源软件进行分析。
3.2、英智科技fnirs具备强大的数据采集分析软件
用户友好设计
- 界面简洁，功能丰富，人性化设计，易用性高。
- 调试简单，自动调整增益，保证采集信号的最佳信噪比。
- 数据可实时呈现波形图与地形图激活，实时反馈数据质量，观察大脑动态变化。
- 数据规范管理，高效检索历史数据。
满足不同科室检查及科研需求
- 内置多种权威刺激范式。
- 并支持自定义其他范式或兼容E-prime / Psychopy / PsychotoolBox等刺激平台，同时满足临床与科研双边需求。
自定义临床报告模板
- 报告模板丰富，快速开展临床检查。
- 支持自定义报告模板。
- 直观、易懂的图形化数据展示方式，方便医生与患者及其家属交流，也方便研究人员快速生成专业、规范的研究报告，有助于科研成果的交流和推广。
科研级分析软件
- 基于对比尔朗博特定理及其参数的深入理解，精确解析血红蛋白浓度。
- 支持时域分析、频域分析、空间模式分析、事件相关分析、功能连接分析等多种分析模式。
