脑成像技术分析

陈姿羽

摘 要：进入21世纪以来，作为认知神经类领域急速窜起的新宠儿，脑科学成像技术开始进入大众视野。而作为光学脑成像技术之一的近红外光谱技术，是一种非侵入式脑成像技术，为脑数据分析提供有力的理论基础。针对脑科学成像研究现状，对国内外分别进行了描述，从而说明脑科学成像技术的应用范围以及机遇分析。

关键词：脑科学成像；脑疾病；近红外光谱技术

中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.26.093

1 脑成像技术研究现状

1.1 国内研究现状

目前国内实时脑科学成像技术正处于起步阶段，我国于20世纪90年代后期开始资助脑科学成像技术的研究，力图在认识脑、治疗脑疾病、类脑计算、精神病和神经性疾病的诊断治疗方法上有突破进展。

现在大多数国内的研究都是购买的国外的近红外脑功能成像系统，但是我国也有自主研发的系统。现阶段脑科学成像技术在诸多方面的应用还不完善，如提取特征的方法。大多数研究直接对血氧浓度数据进行分类训练，没有进行特征提取工作，或进行的工作仅适用于某次数据，不具有一般性；此外，脑信号采集设备较大的体积限制了应用的便携性，导致意识识别的场景限制大，难以从实验室迁移到现实生活中；繁多的线缆积累的重量会使光纤探头无法紧贴头皮，对采集数据的准确度有较大影响。

1.2 国外研究现状

国外市场领先企业如日立公司、岛津公司等已经实现战略调整，开展多设备结合使用、多方位测量的针对性硬件设备搭配软件维护的全方位市场运作。其中，国外对近红外光谱技术的研究很多，各方面的方法探讨与应用研究数不胜数。目前，国外现有的近红外设备主要有本团队与OBELAB共同研发的NIRSIT，日立公司的ETG 4000和岛津公司的LabNIRS三种，它们基于近红外光谱技术原理，都具有技術先进、操作简便、测试环境与受试者活动限制小等优点，展示了使用近红外光谱技术对前额叶功能进行深入研究的可行性。

2 应用范围

2.1 健康监测

随着科技的发展与普及，诸如智能手环、计步器等新型智能健康设备被提出，可以想象，未来的便携检测设备势必将趋于智能化和专业化。功能性近红外光谱技术作为一种新兴的神经影像学工具在脑功能连接的研究领域中愈加受到重视。脑类疾病检测医疗费用逐年增高，脑科学成像技术可以实现在家检查脑类疾病，把对脑部健康的监测过程从医院搬到了家中，从而避免医院检查的时间与空间阻碍，降低了医疗风险。作为医疗设备时，脑科学成像技术可用于医疗体检，检查大脑疾病，可以成为健康体检中的常规体检项目。

2.2 远程脑医疗

众所周知，目前我国农村地区医疗水平不高，尤其是在贫困地区，更为严重。我国10个贫困县的贫困人口率为18.08%（3.86%～55.31%），是全国平均的3.4倍，由此可推测出，偏远及贫困地区的医疗技术人员稀缺、知识水平不高，居民难以享受先进的医疗设施和医疗专家的会诊。

脑科学成像技术，主要研究有卒中后抑郁的早期识别与辅助诊断、非侵入式大脑活动研究等。通过以上描述，利用脑科学成像技术可以设计出在线脑功能监测系统，该监测系统体现出明显优势。将其设计为具有远程连接的功能特性，医疗专家可以进行线上浏览相应受试者的脑血氧浓度变化与脑功能激活情况，从而对受试者的健康情况进行诊断。

2.3 人工智能

近些年来，人工智能作为现代社会上的大热门，掀起了一阵AI狂潮。脑成像技术可以与人工智能相结合，如功能性近红外光谱技术与AI相结合，可以通过脑部活动的血氧水平，经过机器学习算法建立数学模型，可以在线判断游戏用户的个人信息，从而提高用户体验。传统的信息录入方式，如性别录入，可能存在玩家选择异性角色的情况，应用该技术采集脑活动数据，从而判断性别。在包容以上情况的同时，根据实际性别推送多样化、针对性的游戏内容。现已有使用fMRI脑成像方法探讨了不同年龄人在完成复杂手动模范任务时运动功能区的不同之处，从脑区激活的角度说明年龄对运动功能区的影响。

3 机遇分析

脑成像技术对应的科研、医疗、游戏市场都在国家大力发展的政策扶持范围之内，可以较为轻松的获得国家扶持。由于我国进入老龄化社会，社区医疗资源，偏远乡镇医疗资源的不足，促使我国开始智慧健康养老产业发展计划。该技术可以设计出相应的硬件设备，便于个人、医护人员和机构在家庭和移动场景中实时监测各项生理指标，同时借助本系统实现远程健康管理等功能。AI已掀起技术狂潮，将两者相结合，必会碰撞出更大的火花。

4 结论

脑成像应用研究、脑部康复训练及远程医疗等领域对近红外脑成像系统的要求正在向小型化、低成本和高精度方向发展。目前，近红外设备已被应用于认知神经科学、心理学、脑机接口、人工智能等多个研究领域，在疾病预防检测、医疗恢复等方面发挥重要作用。脑成像技术作为一种脑研究手段，国内外对其开展了广泛的学术、产业研究，引起了学术界的广泛关注。

参考文献

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