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别交智商税: 二波长的间隔差值的真相是没有任何意义!

发表时间: 2022-10-31 20:44:09

作者: 丹阳慧创医疗设备有限公司

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波长选择是基于当时的工业水平和研发者的实力

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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”(optical window),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?

03 选择波长需要考虑什么呢?

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。

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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”!

Talk Shows!

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:

Talk Shows!!

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……

Talk Shows!!!

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 ?!

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