小磁說｜TIPS

在fNIRS（功能性近紅外光譜成像）研究領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)處理流程包括預(yù)處理、光學(xué)密度變化計(jì)算、血氧濃度變化計(jì)算、數(shù)據(jù)分析以及結(jié)果可視化等。

數(shù)據(jù)處理流程中每一步的準(zhǔn)確執(zhí)行，保證了研究數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性，為后續(xù)深入研究提供高質(zhì)量的支撐。

預(yù)處理

1. 去噪：使用濾波器去除噪聲信號(hào)，如心跳、呼吸等生理噪聲和其他噪聲。

2. 信號(hào)校正：對(duì)因探頭位置變化或頭皮運(yùn)動(dòng)引起的信號(hào)波動(dòng)進(jìn)行校正，可以使用頭動(dòng)校正算法或借助其他運(yùn)動(dòng)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。

3. 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化：將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可比較的格式，如轉(zhuǎn)化為相對(duì)濃度變化或百分比變化。

光學(xué)密度變化計(jì)算

根據(jù)Beer-Lambert定律，將采集的光強(qiáng)度變化轉(zhuǎn)換為光學(xué)密度變化。

血氧濃度變化計(jì)算

利用修正后的Beer-Lambert定律計(jì)算氧合血紅蛋白(HbO)和脫氧血紅蛋白(HbR)的濃度變化。

數(shù)據(jù)分析

1. 使用統(tǒng)計(jì)模型（常采用一般線性模型GLM這一被廣泛采用的fNIRS腦成像數(shù)據(jù)建模方法）分析數(shù)據(jù)，識(shí)別與特定任務(wù)或刺激相關(guān)的腦區(qū)激活情況。

2. 繪制大腦激活圖 ，展示不同任務(wù)或條件下的腦區(qū)激活強(qiáng)度和分布。

3. 多種指標(biāo) （均值、峰值、積分值等）的提取與統(tǒng)計(jì)分析。

4. 腦網(wǎng)絡(luò)與功能連接分析、圖論分析等。

結(jié)果可視化

1. 時(shí)間序列圖：繪制腦血氧濃度隨時(shí)間變化的圖表，直觀展示任務(wù)相關(guān)的腦功能變化。常見的時(shí)間序列圖包括HbO和HbR濃度隨時(shí)間變化的曲線圖。

2. 2D/3D拓?fù)鋱D：結(jié)合頭皮位置繪制腦功能活動(dòng)的分布圖，展示不同腦區(qū)的活動(dòng)情況?？梢允褂?D拓?fù)鋱D或3D頭模圖展示結(jié)果。

3. 靜息態(tài)功能連接：功能連接分析、圖論分析等結(jié)果可視化。

圖 fNIRS結(jié)果多種圖形展現(xiàn)方式

總結(jié)

fNIRS數(shù)據(jù)處理涵蓋去噪、校正、標(biāo)準(zhǔn)化、光學(xué)密度與血氧濃度計(jì)算，結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析與可視化技術(shù)，揭示大腦活動(dòng)模式與功能連接。

目前，fNIRS被廣泛的應(yīng)用于心理學(xué)、體育運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)等領(lǐng)域的研究。同時(shí)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也被用于為各種疾病的早期預(yù)防、病情診斷及評(píng)估提供客觀準(zhǔn)確的影像學(xué)依據(jù)。

要想更充分發(fā)揮fNIRS技術(shù)的應(yīng)用潛力，一款好用的數(shù)據(jù)處理工具必不可少。下一篇小磁將為大家?guī)韋NIRS數(shù)據(jù)處理工具的選擇，敬請(qǐng)關(guān)注！

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