UCL近紅外腦成像系統NTS

一、產品概(gai)述

英國UCL大學生物醫學光學研(yan)究實驗室（BORL）研制開發的NTS近紅外光學腦成像(xiang)系統是一種可以提供256個fNIRS多(duo)通道(dao)功能、高規格的功能性近紅外光譜成像(xiang)(fNIRS)設備。NTS系統(tong)用(yong)途廣泛(fan)，幾乎可以以任(ren)(ren)何(he)配(pei)(pei)置輕松應用(yong)于成(cheng)人、兒童或(huo)嬰兒。系統(tong)靈活且適應性(xing)強(qiang)，硬件、信(xin)號檢測(ce)方法和帽子的設計旨在讓用(yong)戶以任(ren)(ren)何(he)可以想象的配(pei)(pei)置來布置光源和探(tan)測(ce)器(qi)光纖，從而可以在任(ren)(ren)何(he)被試(shi)上進行任(ren)(ren)何(he)大腦皮層區域(yu)的研究。NTS可以獲得(de)高(gao)質量的數據，其光源-探測器的間距范圍從(cong)12mm到40mm以上，可對大腦淺(qian)層組織和較深的(de)大腦區域進行采樣。系統(tong)與各種(zhong)神(shen)經(jing)監(jian)測(ce)、神(shen)經(jing)成(cheng)像和神(shen)經(jing)刺激設備(bei)完全兼容，高(gao)質(zhi)量的(de)玻璃光纖，確保(bao)系統(tong)的(de)技術與EEG、tDCS和TMS設備之(zhi)間的干(gan)擾為零，可實(shi)現多模(mo)態腦(nao)功能測(ce)試和團(tuan)體超掃描測(ce)試。

功能近紅外光譜成像技(ji)術(fNIRS)使用光(guang)來監測人腦(nao)功(gong)能。該技術(shu)通(tong)過(guo)將近(jin)紅(hong)外光(guang)傳輸到(dao)頭皮，然后在(zai)(zai)幾厘米遠(yuan)的地(di)方檢測散射回頭皮的光(guang)，可(ke)以測量(liang)大腦(nao)中(zhong)氧(yang)合和脫(tuo)氧(yang)血紅(hong)蛋白濃度的變化。由于腦(nao)活動和局部血流之間存在(zai)(zai)密切的聯系(xi)，血紅(hong)蛋白濃度的這些變化提供(gong)了(le)腦(nao)功(gong)能的可(ke)靠度量(liang)。NTS fNIRS系統處(chu)于這一技術增長(chang)的(de)最(zui)前沿(yan)，以(yi)易于使用和便攜的(de)方式安全地研究人腦(nao)功能(neng)。

相(xiang)比其他(ta)腦(nao)功能(neng)成(cheng)(cheng)像技(ji)術，近紅(hong)外(wai)腦(nao)功能(neng)成(cheng)(cheng)像技(ji)術具有良好的(de)(de)空間分辨率、較(jiao)高(gao)的(de)(de)采樣率、更多(duo)的(de)(de)測量(liang)指標、良好的(de)(de)舒(shu)適(shi)性和較(jiao)低(di)的(de)(de)成(cheng)(cheng)本等(deng)優點，在(zai)認知神經科(ke)學和臨床研(yan)究(jiu)中有著(zhu)較(jiao)為(wei)廣(guang)泛的(de)(de)應用；同時(shi)由(you)于其抗運動干擾性強、便(bian)攜可穿戴等(deng)特點，系(xi)統在(zai)運動科(ke)學、腦(nao)機(ji)接口(kou)等(deng)領(ling)域的(de)(de)價值也逐(zhu)漸被研(yan)究(jiu)者(zhe)所認識。具體應用案(an)例包括駕駛員的(de)(de)認知負荷研(yan)究(jiu)、多(duo)模態(tai)(tai)腦(nao)機(ji)接口(kou)研(yan)究(jiu)、操(cao)作人的(de)(de)情緒狀態(tai)(tai)研(yan)究(jiu)等(deng)。

二(er)、產品特點

NTS系(xi)統(tong)的核心(xin)優勢：靈活(huo)的系(xi)統(tong)配(pei)置與(yu)高質量的數據(ju)。

●內(nei)置(zhi)的(de)靈活性：NTS從第一天開始就盡可能被(bei)設計得靈活(huo)且適應性強。系(xi)統的(de)硬件(jian)、信號(hao)檢測方(fang)法(fa)和(he)帽子旨在讓用(yong)戶以任(ren)何可以想象的(de)配置來布置NTS光源和探測(ce)器光纖，從而可以在任何被試上進行(xing)幾乎任何皮層區域(yu)的研究(jiu)。

●高質量的數據：大量研(yan)究表明，短距離fNIRS通道可用于顯著提高fNIRS測量的(de)可靠性和特異性。這是因為fNIRS測量對(dui)頭皮血管中血容量的(de)變(bian)化敏(min)感。短距(ju)離fNIRS測量(liang)僅對這(zhe)些表面信號敏感，因此可以用來改善fNIRS的(de)大腦特異性測量(liang)。NTS成像系統的靈活性使用戶能夠輕松將多個短(duan)距離(li)測量結(jie)果納入其(qi)陣列設計，而無需專用光纖或單獨(du)的探(tan)測器。系統的光源-探測(ce)器的間距范圍從12mm（對淺層(ceng)組織進行采(cai)樣）到40mm以上（對皮層和較深的大腦區域進行采樣）。

●多模態(tai)腦功(gong)能測(ce)試：NTS系統(tong)(tong)與各種神(shen)經監測、神(shen)經成像和神(shen)經刺(ci)激設備完全兼容(rong)。系統(tong)(tong)使用(yong)高質量的玻(bo)璃光纖(xian)，確保我們(men)的技術與EEG、tDCS和TMS設(she)備之(zhi)間的(de)干擾為零。NTS系統還(huan)旨在促進fNIRS和(he)EEG的同(tong)時使用：系統的帽子允許EEG電極(ji)直接集成在NTS光纖上，NTS系統可以輕(qing)松地與(yu)幾乎(hu)所有EEG設備同步。

短距(ju)離fNIRS通道

                                                 倫敦大(da)學腦與認知發(fa)展中心（CBCD，也稱(cheng)為Babylab）研發(fa)兒童帽子

三、功能應(ying)用(yong)

●1、fNIRS Hyperscanning腦功能超掃描(miao)系統：NTS提供(gong)了fNIRS Hyperscanning腦功能超(chao)掃描解(jie)決方(fang)案，fNIRS超掃描系統(tong)的模塊化設計可以提供2人以(yi)上實時(shi)同(tong)步進行(xing)腦功(gong)能超掃描測(ce)試使用并支持(chi)完全(quan)的數(shu)據同(tong)步。fNIRS超掃描技(ji)術提供了比fMRI超掃描技術更為真實的實驗環境(jing)、比EEG超(chao)掃描(miao)技(ji)術更好的空間精度，正成(cheng)為認(ren)知與行為研究(jiu)中(zhong)的重要研究(jiu)工具。

●2、EEG-fNIRS多模態腦功能測試系統: UCL高密(mi)度(du)近(jin)紅(hong)外腦功(gong)能成像(xiang)系統可(ke)以和NeurOne高精度腦電測量系統搭配使用，將(jiang)EEG和(he)fNIRS進(jin)行整合發揮二(er)者的優(you)勢(shi)，EEG的時間(jian)分(fen)辨(bian)率(lv)高，但是空間(jian)分(fen)辨(bian)率(lv)低(di)；fNIRS的時(shi)間分(fen)辨率(lv)低，實(shi)時(shi)性較(jiao)差，但是空間分(fen)辨率(lv)高(gao)。為了準確、全(quan)面、實(shi)時(shi)的測量大腦(nao)在認(ren)知過程中(zhong)的活動(dong)，實(shi)現全(quan)面、實(shi)時(shi)的腦(nao)成像(xiang)方(fang)式無(wu)疑(yi)是一種(zhong)更好的策(ce)略。結合EEG與fNIRS的(de)(de)多模(mo)態(tai)腦成像技(ji)術在認知(zhi)神經科學(xue)研究(jiu)中(zhong)有著很好的(de)(de)應用前景，同時還可搭建多模(mo)態(tai)腦-機(ji)接口(kou)系統。

EEG-fNIRS多(duo)模態腦功能(neng)測試系統(tong)

四(si)、系(xi)統(tong)組成(cheng)

NTS系統主要組成包(bao)括：光纖，帽(mao)子，軟件。

●光纖：NTS采用高質(zhi)量(liang)、輕便和柔軟(ruan)的(de)(de)玻(bo)璃光(guang)纖束，可提供(gong)出色(se)的(de)(de)光(guang)耦合(he)和傳(chuan)輸。系統(tong)光(guang)纖是(shi)由薄包層(ceng)光(guang)纖構(gou)成的(de)(de)，以提供(gong)最大的(de)(de)堆積(ji)率，從而(er)增加了光(guang)的(de)(de)收(shou)集。源光(guang)纖束是(shi)分叉的(de)(de)，并且是(shi)不相干的(de)(de)，以允許將兩個波(bo)長(chang)的(de)(de)光(guang)傳(chuan)輸到頭皮上(shang)的(de)(de)完全相同的(de)(de)點(dian)。Gowerlabs的光纖束有嬰兒、成人、成人+三種不(bu)同(tong)(tong)的設計，保證不(bu)同(tong)(tong)人群(qun)使用的舒適性。

●帽子：公司在帽子開發和設計(ji)方面擁(yong)有數十(shi)年的經驗。系統的fNIRS帽(mao)子解(jie)決(jue)方案有兩(liang)種主要樣式，可(ke)適合各(ge)種頭部形狀和尺寸(cun)，并且能夠收集高質量的fNIRS數據。我(wo)們還提供定制的陣(zhen)列設計和優化程序，該程序使(shi)用解剖學和光子(zi)傳(chuan)輸建模(mo)方法來確保(bao)提供的陣(zhen)列適(shi)合(he)您的實驗項目。

●軟件：NTS數(shu)據采(cai)集軟件的設計和開發基于多年在成人、兒童和嬰兒中進行的fNIRS研究經(jing)驗，與(yu)眾多經(jing)驗豐富的fNIRS研究人(ren)員一起完成。軟件具有用戶友好且(qie)可擴展的(de)界(jie)面、信號優化、數據(ju)質(zhi)量保證和實(shi)時反(fan)饋、靈活的(de)事件標記、開放的(de)數據(ju)格式等特點。

五、同步(bu)方(fang)案

英(ying)國UCL全系列(lie)近(jin)紅外腦功能成像(xiang)系統通過結(jie)合ErgoLAB人(ren)機環境同(tong)步云(yun)平臺(tai)可以實現在不同(tong)實驗環境條件(jian)下對智(zhi)能化人(ren)機系統進(jin)行主觀和(he)客觀定(ding)量的人(ren)機交(jiao)互測(ce)試、人(ren)因與(yu)工效(xiao)學(xue)分析與(yu)評價：通過(guo)ErgoLAB人(ren)機(ji)環境同步云平(ping)臺與廣(guang)泛(fan)的數據同步，將(jiang)近紅外(wai)腦成像數據與廣(guang)泛(fan)的數據同步，包括(kuo)常用的生理數據GSR皮膚電，呼(hu)吸和心率等(deng)、EEG腦電，眼動、fNIRS近紅(hong)外腦成(cheng)像，人體動作，行為觀察、面部(bu)表(biao)情、生物力學、人機交互。實現(xian)極低延遲的同步(bu)水(shui)平同時確保您(nin)的整(zheng)體方案的便攜性。

數據分析平臺：如果(guo)研究人員希望得到比實(shi)時觀察(cha)更深(shen)入(ru)、全面(mian)的結論， ErgoLAB平(ping)臺(tai)可提供數據(ju)后期分析的強大工具。

ErgoLAB人機(ji)環境(jing)同步云平臺綜合(he)統計分(fen)析(xi)模塊包(bao)含多維度人-機(ji)-環境數據(ju)綜合分析、EEG腦電分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)與可視化、眼動分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)與可視化、行為(wei)觀察實時(shi)編碼(ma)分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)、面部表情分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)與狀態識別、動作(zuo)姿(zi)態傷(shang)害評估(gu)與工效學分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)、交互行為(wei)分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)（ErgoLAB/ErgoVR人(ren)機交互測試版(ban)本(ben)）、時空行(xing)為分析(xi)、車輛與駕(jia)駛(shi)行(xing)為分析(xi)（ErgoLAB駕(jia)駛版(ban)本）、HRV心率變異性分析、EDA/GSR皮電分析、RESP呼吸(xi)分析、EMG肌電分(fen)析、General通用(yong)信(xin)號分析（如TEMP/SKT皮溫/體溫(wen)分析、EOG眼電分析(xi)以及其他(ta)環境與生(sheng)物力(li)學信號分析(xi)）。系統具(ju)備專門的(de)信號處理模塊以及開放式(shi)信號處理接口，可(ke)以直(zhi)接導(dao)出可(ke)視(shi)化分析(xi)報告以及原始數據，支持(chi)第三方集成與定(ding)制(zhi)開發。津(jin)發(fa)(fa)科技提供定制(zhi)開發(fa)(fa)服務(wu)，與人因(yin)工(gong)程與工(gong)效學分析評價(jia)領域相關的算(suan)法模型、軟硬件產品與技術可(ke)深入研(yan)發(fa)(fa)，詳情咨詢津(jin)發(fa)(fa)科技！

六、廠家介紹

北京津發科技(ji)股份有限公司是國家級高新(xin)技(ji)術企業、科技(ji)部認定(ding)的科技(ji)型中(zhong)小企業和中(zhong)關(guan)村高新(xin)技(ji)術企業，具(ju)備軍工(gong)國防武器裝備科研生產(chan)保密資質，具(ju)備自主進出(chu)口經營權；自主研發的人因工(gong)程與工(gong)效學(xue)(xue)相(xiang)關(guan)技(ji)術、產(chan)品(pin)與服(fu)務榮(rong)獲(huo)多項省部級科學(xue)(xue)技(ji)術獎勵、國家發明專(zhuan)利、國家軟件著作權和省部級新(xin)技(ji)術新(xin)產(chan)品(pin)（服(fu)務）認證；通過了歐洲 CE、美國 FCC、歐(ou)盟 RoHS、ISO9001、ISO14001、OHSAS18001 等多項國際認證和國家防(fang)爆(bao)認證。

津發(fa)(fa)(fa)科(ke)技(ji)(ji)(ji)設(she)立人(ren)(ren)因(yin)(yin)工(gong)程(cheng)專業(ye)的(de)(de)學(xue)術(shu)科(ke)研(yan)(yan)團(tuan)隊(dui)、技(ji)(ji)(ji)術(shu)團(tuan)隊(dui)及(ji)研(yan)(yan)發(fa)(fa)(fa)團(tuan)隊(dui)，并通過多(duo)年(nian)與(yu)科(ke)研(yan)(yan)機構及(ji)高校的(de)(de)產學(xue)研(yan)(yan)合(he)作(zuo)，積累了人(ren)(ren)因(yin)(yin)與(yu)工(gong)效學(xue)領域多(duo)項核心技(ji)(ji)(ji)術(shu)，以及(ji)基于機器學(xue)習等人(ren)(ren)工(gong)智能算法(fa)的(de)(de)狀態(tai)識別和人(ren)(ren)機工(gong)效評價技(ji)(ji)(ji)術(shu)與(yu)研(yan)(yan)究方法(fa)等，是國內領先(xian)的(de)(de)人(ren)(ren)因(yin)(yin)工(gong)程(cheng)技(ji)(ji)(ji)術(shu)創新中心！津發(fa)(fa)(fa)科(ke)技(ji)(ji)(ji)技(ji)(ji)(ji)術(shu)與(yu)科(ke)研(yan)(yan)團(tuan)隊(dui)提(ti)供(gong)全(quan)方位(wei)的(de)(de)技(ji)(ji)(ji)術(shu)支(zhi)持(chi)及(ji)學(xue)術(shu)服務，從(cong)實(shi)驗(yan)室建設(she)的(de)(de)規劃與(yu)布局，到技(ji)(ji)(ji)術(shu)與(yu)學(xue)術(shu)培(pei)訓(xun)與(yu)指導，全(quan)方位(wei)多(duo)角度提(ti)供(gong)實(shi)驗(yan)室建設(she)全(quan)生命(ming)周期的(de)(de)服務。

英國(guo)UCL倫敦大學(xue)學(xue)院生物(wu)醫學(xue)光學(xue)研究實驗室（BORL）衍(yan)生了(le)Gowerlabs。實(shi)驗室(shi)在過去30年中率(lv)先推廣了近紅外(wai)光譜腦功能成像技術。與(yu)UCL的一體(ti)化意味著Gowerlabs在fNIRS設備的設計、制造和應用(yong)方面擁有(you)無與(yu)倫比的經驗，并且始終站在開(kai)發新技術和新數據分析(xi)方法的最(zui)前(qian)沿。Gowerlabs（UCL）fNIRS系統已(yi)在(zai)四大(da)洲的機(ji)構中使用，包括：劍橋大(da)學(xue)，牛津大(da)學(xue)，倫敦大(da)學(xue)學(xue)院(yuan)，瑞典哥德堡大(da)學(xue)，美國(guo)波士頓(dun)兒童醫院(yuan)，美國(guo)普林斯頓(dun)大(da)學(xue)和香(xiang)港大(da)學(xue)。

英國倫(lun)敦大學學院（UCL）是享(xiang)譽世界(jie)(jie)的(de)頂尖綜(zong)合(he)研究(jiu)型大(da)學(xue)，在多個世界(jie)(jie)大(da)學(xue)排行榜上位居全球前(qian)十(shi)。UCL生(sheng)命科(ke)學(xue)(xue)暨(ji)臨(lin)床科(ke)學(xue)(xue)研究(jiu)(jiu)院擁有英國(guo)規(gui)模最大、最久(jiu)負盛名的醫學(xue)(xue)和生(sheng)命科(ke)學(xue)(xue)研究(jiu)(jiu)聚(ju)合體(ti)，以尖端(duan)教學(xue)(xue)及學(xue)(xue)術研究(jiu)(jiu)享譽全球。UCL腦科學學院(yuan)在控制身體機(ji)能的神(shen)經通路、認(ren)(ren)知(zhi)和心理等確定人(ren)類(lei)行為(wei)的研究和教(jiao)學領(ling)域處(chu)于世界領(ling)先地(di)位，是全球公認(ren)(ren)的領(ling)導者。