طیف نگاری کارکردی مادون قرمز نزدیک (fNirs)

بخش طیف نگاری کارکردی مادون قرمز نزدیک




بخش طیف نگاری کارکردی مادون قرمز نزدیک

طیف نگاری کارکردی مادون قرمز نزدیک یا fNIRS یک تکنولوژی تصویربرداری کارکردی نوری است که فعالیت عصبی و پاسخ های همودینامیک در مغز را اندازه گیری می کند. این روش، میزان جذب طیف مادون قرمز نزدیک در هموگلوبین موجود در خون با و بدون اکسیژن را اندازه گیری کرده و مشابه با تصویربرداری تشدید مغناطیسی اطلاعات مهمی در مورد فعالیت مغزی کارکردی فراهم می نماید. در این روش، پرتو نور نزدیک به طیف مرئی، به سطح پوست سر تابانده می شود. بخشی از نور تابیده شده جذب و بخشی نیز پخش می گردد. با اندازه گیری تغییرات در مشخصه های امواج نوری بازتاب شده از سطح سر می توان پاسخ همودینامیک را ارزیابی نمود. تکنولوژی fNIR تغییرات نسبی در غلظت اکسی هموگلوبین، دی اکسی هموگلوبین و مجموع اکسی هموگلوبین + دی اکسی هموگلوبین را برای نمایش پیوسته و آنلاین دینامیک مغز اندازه گیری می کند. fNIR و fMRI هر دو به تغییرات فیزیولوژیکی مشابهی حساس هستند و در نتیجه می توان داده های ثبت شده توسط این دو فناوری را با هم مقایسه نمود. fNIR نسبت به fMRI دارای مزایائی مانند هزینه ی کمتر و قابلیت حمل می باشد، اما قابلیت اندازه گیری فعالیت های مغزی در عمق بیش از 4 سانتی متر را بدلیل محدودیت در توان نور ساطع شده ندارد و همچنین تفکیک پذیری مکانی آن کمتر از fMRI می باشد.

سیستم fNIR می تواند به آسانی به صورت همزمان با دیگر سیستم های ارزیابی رفتاری و فیزیولولوژیکی، مانند سیستم ردیابی چشم، اندازه گیری رفلکس مردمک، تنفس، فشار خون، نوار قلب و فعالیت الکترودرمال استفاده شود تا بتوان ارزیابی جامع تری از فعالیت مغز انسان به دست آورد. سیستم fNIR امکان تجزیه و تحلیل کمّی عملکردهای مختلف مغزی مانند حافظه کاری، تصمیم گیری، طرح ریزی، توجه، حل مسئله و غیره در حین انجام تکالیف شناختی را برای محققان فراهم می کند. انعطاف پذیری فراهم شده توسط این تکنولوژی برای طراحی مطالعاتی در محیط واقعی زندگی افراد، یکی از نقاط قوت قابل توجه آن می باشد.


برخی از مزایای fNIR عبارتند از:(بالا)

  • روشی غیر تهاجمی، بدون مواجهه با تشعشع یونیزه کننده است و لذا برای افراد، ایمن و بی خطر می باشد.
  • قابل استفاده با و بدون سیم می باشد و در نتیجه برای بازه های سنی مختلف، قابل استفاده است.
  • در مقایسه با اسکنرهای MRI یا PET نسبتا ارزان است.
  • قابل حمل و کوچک است.
  • سوژه ها هنگام استفاده از fNIR در مقایسه با fMRI، PET و MEG با محدودیت فیزیکی کمتری روبه رو هستند.
  • نصب آن ساده است.
  • fNIR می تواند سیگنال همودینامیک را با قدرت تفکیک زمانی 100 هرتز یا بالاتر اندازه گیری کند که بسیار بیشتر از قدرت تفکیک زمانی در fMRI یا PET می باشد.
  • حساسیت ذاتی بسیار خوب به هموگلوبین دارد.
  • قابلیت تصویربرداری سه بعدی دارد.
  • قابلیت اندازه گیری همزمان با انجام انواع تکالیف وجود دارد.
  • fNIR را می توان برای افرادی که توانایی تحمل میدان مغناطیسی fMRI را ندارند (نظیر بیماران مبتلا به اسکیزوفرنی، اوتیسم و غیره) بکار برد.
  • از fNIR می توان برای پایش میزان مصرف اکسیژن مغز برای مدت طولانی استفاده نمود (به عنوان مثال برای نوزادان نارس).

برخی از محدودیت های fNIR شامل موارد زیر است:(بالا)

  • به دلیل محدیت در توان نور ساطع شده، fNIR نمی تواند برای اندازه گیری فعالیت های در عمق بیش از 4 سانتی متر بکار رود.
  • قدرت تفکیک مکانی fNIR در مقایسه با MRI کمتر است.
  • در ثبت با fNIR نیز مشابه با EEG، مو می تواند یک مانع باشد، باید توجه کرد که مو مانع عبور نور بین منبع ساطع کننده و آشکار کننده نشود.

لیست خدمات(بالا)

  • اندازه گیری :
    • تغییرات غلظت اکسی و دئوکسی هموگلوبین
    • کل غلظت هموگلوبین
    • شاخص اشباع بافت و غلظت مطلق در حضور و عدم حضور محرک.
  • انجام تصویر برداری همزمان fNIRS و fMRI
  • انجام تصویربرداری همزمان Fnirs با دیگر مدالیته ها.

بخش طیف نگاری کارکردی مادون قرمز نزدیک

لیست تجهیزات(بالا)

این بخش مجهز به دستگاه 48 کاناله ی سازگار با MR به نام OxyMonfNIRS از شرکت Artinis می باشد. برخی از مشخصه های اصلی این دستگاه عبارتند از:


  • قابلیت اندازه گیری تغییرات در غلظت اکسی و دی اکسی هموگلوبین و کل غلظت هموگلوبین و نیز شاخص اشباع بافت و غلظت مطلق.
  • جمع آوری داده با سرعت بسیار بالا با فرکانس استاندارد 50 هرتز و قابلیت افزایش فرکانس تا 250 هرتز.
  • انحراف استاندارد تقریباً 001/0 در چگالی نوری معادل تقریباً 6 با فرکانس اندازه گیری 10 هرتز.
  • دارا بودن دو طول موج استاندارد
  • با استفاده از فیبرهای سازگار با NMR، می توان fNIR را در داخل MRI نیز استفاده نمود. EEG و ECG تداخلی در سیگنال های نوری ایجاد نمی کنند.

سایر تجهیزات


Specifications / Main Items:

  • Four units, each consisting of four transmitter (Tx) modules and two light receiving (Rx) module
  • Win 7 Desktop computer with software
  • Application software
  • Fibers for standard setup (2×24 Channel)
  • Calibration tool
  • Headcap without holders
  • Spacers for the headcap with 3 cm equidistant markings
  • NMR fiber set
  • AD input box
  • Computer interface for psychology research
  • Remote event generator
  • Real time data export to Matlab in progress
  • Offline data export to Matlab
  • Data conversion for SPM software packages in Matlab