本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體提供一種用于全腦光電同步腦功能成像的光極-電極排布方法。

背景技術(shù)：

腦功能活動(dòng)包含神經(jīng)元活動(dòng)和局部能量代謝等多個(gè)過(guò)程。研究者通過(guò)觀測(cè)多種模態(tài)的腦活動(dòng)信號(hào)對(duì)腦功能進(jìn)行探索，其中最具代表性的是神經(jīng)元的電活動(dòng)和局部血氧代謝變化兩種模態(tài)的信息。近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，大量基于單一模態(tài)信息的研究已深深推動(dòng)了人們對(duì)腦功能的了解。然而作為腦功能活動(dòng)的不同角度，只有實(shí)現(xiàn)對(duì)不同模態(tài)信息的有效融合，才能將腦功能活動(dòng)有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)。目前將神經(jīng)電生理設(shè)備和代謝過(guò)程檢測(cè)設(shè)備結(jié)合，充分利用兩者的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為深度探測(cè)和理解神經(jīng)信息的重要途徑。

光電同步腦功能成像是一種正在研發(fā)的，旨在通過(guò)將近紅外光譜腦功能成像技術(shù)和腦電采集技術(shù)的有效融合，在同一儀器上實(shí)現(xiàn)近紅外光譜儀、腦電儀及近紅外光譜和腦電融合儀三個(gè)功能一體化的技術(shù)。它可實(shí)現(xiàn)腦區(qū)神經(jīng)電活動(dòng)和血氧供應(yīng)信息的同步采集等多種功能，將是融合研究腦神經(jīng)電活動(dòng)和血氧活動(dòng)的重要成像技術(shù)。

目前，盡管已有一些研究利用獨(dú)立的腦電和近紅外成像系統(tǒng)，將腦電中的電極與近紅外成像中的光極簡(jiǎn)單交叉排布在某一腦區(qū)，實(shí)現(xiàn)光電同步腦功能成像，但是這些研究采用的排布方式存在一些不容忽視的問(wèn)題。首先，大多數(shù)研究是根據(jù)特定的實(shí)驗(yàn)要求在局部腦區(qū)進(jìn)行的特異性排布，其排布方式無(wú)法推廣到其他腦區(qū)的觀測(cè)，也無(wú)法推廣到其他實(shí)驗(yàn)?zāi)康南碌难芯?，且不同?shí)驗(yàn)室之間的可重復(fù)性差，不利于對(duì)研究結(jié)果的重復(fù)性驗(yàn)證。其次，大多數(shù)光極-電極的排布使用固定片進(jìn)行連接，但由于固定長(zhǎng)度的限制，使得腦電電極的排布位置并不能滿足腦電采集的定位原則，影響了結(jié)果和傳統(tǒng)研究的對(duì)比驗(yàn)證。

相應(yīng)地，本領(lǐng)域需要一種新的光極-電極排布方法來(lái)解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，即為了解決現(xiàn)有光極-電極排布方法檢測(cè)范圍小、定位不準(zhǔn)確的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于全腦光電同步腦功能成像的光極-電極排布方法，該方法包括如下步驟：遵循國(guó)際通用的“10-20”定位系統(tǒng)的準(zhǔn)則選取多個(gè)光電同步檢測(cè)電極位置；將電極放置于選定的光電同步檢測(cè)電極位置上；將光極放置于電極的兩側(cè)。

在上述排布方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，調(diào)整光極的放置角度，以實(shí)現(xiàn)部分光極的復(fù)用。

在上述排布方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述“10-20”定位系統(tǒng)是指在人頭皮表面以兩眼間的鼻凹、后側(cè)枕骨隆突、兩側(cè)乳突為參考點(diǎn)，沿前后、左右、頭圍等方向測(cè)量頭皮表面，并根據(jù)特定比例標(biāo)記頭皮表面的空間位置的坐標(biāo)系統(tǒng)。

在上述排布方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述光極包括用于發(fā)出光源的光源極和用于接收光源的光檢測(cè)極，所述光源極與所述光檢測(cè)極共同形成光檢測(cè)通道。

在上述排布方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述光源極與所述光檢測(cè)極對(duì)稱地布置在所述電極的兩側(cè)。

在上述排布方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述光源極與所述光檢測(cè)極的中心距L為2.5cm≤L≤4cm。

在上述排布方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述遵循國(guó)際通用的“10-20”定位系統(tǒng)的準(zhǔn)則選取多個(gè)光電同步檢測(cè)電極位置的步驟進(jìn)一步包括：遵循國(guó)際通用的“10-20”定位系統(tǒng)的準(zhǔn)則選取32個(gè)光電同步檢測(cè)電極位置。

在上述排布方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述光極檢測(cè)基于近紅外光譜成像進(jìn)行，其波長(zhǎng)在650～950nm之間。

在上述排布方法的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述光極復(fù)用是指兩個(gè)或多個(gè)光極檢測(cè)通道之間共用同一所述光源極或所述光檢測(cè)極。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，在本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案中，通過(guò)遵循國(guó)際通用的“10-20”定位系統(tǒng)準(zhǔn)則排列所述電極、將所述光源極與所述光檢測(cè)極對(duì)稱地排布在所述電極兩側(cè)、并限定二者間的距離、調(diào)整二者的放置角度的方式，使得所述光極與所述電極定位準(zhǔn)確的同時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)在全腦范圍內(nèi)進(jìn)行光電同步檢測(cè)，并且所述光極間最大化實(shí)現(xiàn)復(fù)用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的用于全腦光電同步腦功能成像的光極-電極排布方法的流程圖；

圖2A是國(guó)際通用的“10-20”定位系統(tǒng)的電極排布的側(cè)視圖；

圖2B是國(guó)際通用的“10-20”定位系統(tǒng)的電極排布的俯視圖；

圖3是本發(fā)明的根據(jù)“10-20”定位系統(tǒng)選擇出的腦電電極位置的示意圖；

圖4是本發(fā)明的近紅外光在大腦組織中的傳播路徑示意圖；

圖5是本發(fā)明的用于全腦光電同步腦功能成像的光極-電極排布的示意圖；

圖6是本發(fā)明的光極復(fù)用后用于全腦光電同步腦功能成像的光極-電極排布的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)原理，并非旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。例如，盡管下文詳細(xì)描述了本發(fā)明方法的詳細(xì)步驟，但是，在不偏離本發(fā)明的基本原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)上述步驟進(jìn)行組合、拆分及調(diào)換順序，如此修改后的技術(shù)方案并沒(méi)有改變本發(fā)明的基本構(gòu)思，因此也落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

如圖1至6所示，本發(fā)明的用于全腦光電同步腦功能成像的光極-電極排布方法開(kāi)始于S10步驟。在步驟S10中，選取電極11的位置：具體地，遵循國(guó)際通用的“10-20”定位系統(tǒng)的準(zhǔn)則選取多個(gè)光電同步檢測(cè)電極位置。需要說(shuō)明的是(參照?qǐng)D2A、圖2B)，“10-20”定位系統(tǒng)是指在人頭皮表面以兩眼間的鼻凹(鼻根點(diǎn))、后側(cè)枕骨隆突(枕外隆突點(diǎn))、兩側(cè)乳突(前耳點(diǎn))為參考點(diǎn)，沿前后、左右、頭圍等方向測(cè)量頭皮表面，并根據(jù)10％、20％等比例標(biāo)記頭皮表面的空間位置的坐標(biāo)系統(tǒng)。優(yōu)選地，本發(fā)明選擇空間位置分布較為均勻的32個(gè)常用坐標(biāo)點(diǎn)作為光電同步檢測(cè)通道位置，即電極11的位置。參照?qǐng)D3所示，這些位置具體為：Fp1，F(xiàn)p2，AF3，AF4，F(xiàn)7，F(xiàn)8，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)z，F(xiàn)C5，F(xiàn)C6，F(xiàn)C1，F(xiàn)C2，T7，T6，C3，C4，Cz，CP5，CP6，CP1，CP2，P7，P8，P3，P4，Pz，PO3，PO4，O1，O2，Oz。按照從前到后、從左到右的順序，分別給如上通道編號(hào)為Ci，i＝1，2，3...32。

如圖3、圖5所示，接下來(lái)，在步驟S20中，放置電極：具體地，將電極11放置于選定的光電同步檢測(cè)電極位置上，形成電檢測(cè)通道(圖中未標(biāo)出)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，如前所述，電極11放置在選定的坐標(biāo)點(diǎn)后，這些電極11的位置符合國(guó)際通用的“10-20”定位系統(tǒng)準(zhǔn)則。

再次，如圖4、圖5所示，在步驟S30中，放置光極：具體地，將光極放置于電極11的兩側(cè)。以放置好的32個(gè)電極11位置為中心點(diǎn)，在電極11的兩側(cè)對(duì)稱地放置一個(gè)用于發(fā)出光源的光源極12和用于接收光源的光檢測(cè)極13，二者的中心距L為2.5cm≤L≤4cm，此時(shí)光源極12與光檢測(cè)極13之間能夠形成光檢測(cè)通道14，光檢測(cè)通道14與電檢測(cè)通道一起構(gòu)成了光電同步檢測(cè)通道。優(yōu)選地，光源極12與光檢測(cè)極13的中心距L在3cm左右時(shí)為最佳。

本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，當(dāng)進(jìn)行光電同步腦功能成像時(shí)，電極11接收大腦腦神經(jīng)電活動(dòng)產(chǎn)生的電磁波；近紅外光，優(yōu)選地選擇波長(zhǎng)為650～950nm的光波，通過(guò)光源極12經(jīng)頭皮表面入射到大腦組織，經(jīng)過(guò)血紅蛋白、脫氧血紅蛋白等物質(zhì)的吸收以及各個(gè)組織細(xì)胞的散射，形成“香蕉形狀”的光檢測(cè)通道14，由頭皮表面射出被光檢測(cè)極13檢測(cè)接收。

如圖6所示，最后，在步驟S40中，調(diào)整光極位置：具體地，調(diào)整光極的放置角度，以實(shí)現(xiàn)部分光極的復(fù)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，在光電同步檢測(cè)通道設(shè)置完畢后，部分光電同步檢測(cè)通道的光極與相鄰光電檢測(cè)通道的光極的中心距L為2.5cm≤L≤4cm，也滿足近紅外光成像的要求。為了最大化地利用成像資源，適當(dāng)調(diào)整光源極12與光檢測(cè)極13的排列角度，使得部分相鄰光電同步檢測(cè)通道的光極之間的中心距L約為3cm，且相鄰光極設(shè)置為不同光極，即一個(gè)為光源極12，另一個(gè)光檢測(cè)極13，以此實(shí)現(xiàn)跨通道的光極復(fù)用。

本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以想到的是，實(shí)際應(yīng)用到成像裝置時(shí)，在光極復(fù)用的位置，可以用長(zhǎng)度為3cm的連接片21將其連接以保證相鄰光極的中心距保持不變，使得成像質(zhì)量穩(wěn)定；而在不能滿足光極復(fù)用的通道之間，可以使用彈性材料22，如彈性橡膠進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)成像裝置整體隨被試頭圍大小的靈活調(diào)整。

上述發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，通過(guò)遵循國(guó)際通用的“10-20”定位系統(tǒng)優(yōu)選出32個(gè)電極11位置、將光極對(duì)稱地排布在電極11兩側(cè)、限定光極間的距離、調(diào)整光極的放置角度等方式，使得在保證光極、電極11定位準(zhǔn)確的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)在全腦范圍內(nèi)進(jìn)行光電同步檢測(cè)，并且光極間最大化復(fù)用。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明的技術(shù)方案，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍顯然不局限于這些具體實(shí)施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)相關(guān)技術(shù)特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術(shù)方案都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。