别交智商税: 二波长的间隔差值的真相是没有任何意义!

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近红外脑功能成像的原理
01人脑组织中不同发色团的吸收光谱
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由于血红蛋白对不同波长的近红外光的吸收率差异太大和杂质干扰 , 故可选择用来测量的近红外波段很窄 , 专业上叫做“光窗”(opticalwindow) , 大约在650nm~950nm之间 。
02光窗内 , 至少需两个近红外波长!
依据神经血管响应 , 含氧血红蛋白(HbO)浓度增加 , 脱氧血红蛋白(HbR)的浓度会减少 。 由于总血红蛋白(HbO+HbR)也不是定值 , 所以需要精确测定HbO和HbR两个变量才能准确反应脑功能的活动 。
两种血红蛋白在800nm(等位吸收点)左右两侧分别表现出各自的相对优势吸收特性 , 故而在等位吸收点左右分别(至少需要)选择一个波长以保证脑组织血氧发生变化时对HbO和HbR对光吸收的差动效应 。
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由于存在两个未知数 , 至少需要两个方程式才能将未知数解出 。 因此 , 采用两个不同的波长(λ1 , λ2)的近红外光照射 , 以得到双波长的Beer-Lambert方程(比尔?兰博方程)如下 。
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经过修正的比尔?兰博方程式
如何在光窗内选择两个波长?
别交智商税: 二波长的间隔差值的真相是没有任何意义!】03选择波长需要考虑什么呢?
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在光窗内 , 波长越短 , HbO和HbR的吸收率差异越大 , 但绝对光吸收系数也随之量级剧增;具体对比见下表:
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等位吸收点右侧的波长选择的考虑道理是一样的 , 只不过HbO、HbR吸收率差异和绝对光吸收率都没有大起大落 , 不难做出选择 。 所以波长的选择是个利弊的跷跷板 , 是要基于厂家的技术能力做出平衡的决定 。 更重要的是:波长选择是“地基技术” , 一旦确定 , 是不可能再更改的!正如大厦已经建好 , 是不可能再换地基的道理一样 。
专业人士可以查阅 , 后来者研发的类fNIRS产品基本上不选择700nm以下的波长了 , 正因为绝对光吸收率太高 , 导致系统稳定性脆弱 , 而选择大于700nm的波长 。 下图显示光窗内各个厂家的选择波长谱系 , 从图中也可以看出 , 选择700nm以下的波长 , 是个“孤独”的存在 。
因为技术路线的不可逆性 , 即使后悔了 , 也只好强言粉饰 , 自卖自夸 。 但故弄玄虚就没有必要了 。
波长选择是基于当时的工业水平和研发者的实力
04科学道理不是“脱口秀”!
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目前市场上有一种宣传二波长的间隔差值越大 , 就越抗干扰 , 信号质量越好 。 甚至规定两者差值必须大于多少 , 越大越抗干扰!
按照这种神逻辑 , 是否可以说:
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上海比石家庄离北京更远 , 所以 , 从北京打电话给上海的朋友通话质量更清晰 , 从北京打到石家庄的通话质量不如上海……
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因为甲家门前的河流比乙家门前的河流更宽 , 所以 , 甲的人品比乙更好?!返回搜狐 , 查看更多
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