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fNIRS分析工具箱

陈锐CR BrainTechnology 2022-10-07

最近,有学生问道近红外数据分析软件的事,有关于NIRS-SPM的空间定位问题,也有数据格式转换为.nirs想要用Homer2使用的,对于近红外脑成像技术,当前没有更多的学习资料,在这里小编比较推荐的学习网址崔旭老师的博客:http://www.alivelearn.net/,非常有用的近红外知识。


对于刚刚进入fNIRS研究领域的学生来说,不仅要学习血氧相关的生物学意义,更头疼的是血氧相关的信号处理方法,对于血氧相关的基础内容可以参考之前推送的文章近红外脑功能成像基础,对于血氧信号的预处理过程,在之前也推送了一篇较简单的文章 近红外数据分析之流程,当然这些都是理论上的,如果你是非常厉害的编程大师,你可以忽略这篇文章了,对于那些非计算机专业的学生,尤其是文科学生来说,编程将是一个非常困难的事情(这当然是小编交流过很多学生得出来的)。如果有一套合适的,简单易通的信号处理工具箱将是一件非常令人兴奋的事情。小编之前就是做近红外仪器的工作,总结了很多有用有趣的知识,看到最近又有学生来询问相关内容,那小编就跟大家分享一下在近红外脑成像领域比较有用易用的工具箱,并简单地介绍一下我使用后的感受,希望对大家今后的学习和研究能有所帮助。


1、Homer2

这个在近红外分析中,是被大量的科研者使用的。Homer2是MATLAB语言下的扩展包,开源的。你可以免费的使用它来获取你想要的近红外脑激活图和位置。Homer2被广泛的使用是因为它有比较完整的GUI,你所想要做的是选择你需要的预处理的函数从左选到右保存,运行就可以得到血氧结果。它可以用来处理近红外数据的很多内容,比如信号预处理(去伪、不连续、滤波等)、血氧浓度变化、脑激活图等。这个软件的优点小编个人认为是友好的用户界面和易整合的处理函数的整合。缺点是仅支持.nirs的格式,所以刚入门的学生就会问到怎么转换格式。在这里再给大家安利一个网址:https://www.nitrc.org/,在这个网站上输入关键词nirs,你就会找到已有的转换格式的代码(各家厂商的)。另外,还有一位小伙伴说怎么安装Homer2软件,可以去查看手册或查看这个网址:https://homer-fnirs.org/documentation/#v23


2、NIRS-SPM

NIRS-SPM是一种基于SPM5和MATLAB的软件包,用于近红外光谱(NIRS)信号的统计分析,在韩国的KAIST,由生物成像信号处理(BISP)实验室开发。NIRS-SPM不仅提供HBO,HBR和总血红蛋白的激活图,而且还允许用于超分辨率激活定位。这个软件在早期近红外分析时,很多人使用过,所以网络上有大量的教程,小编推荐的教程来自崔旭老师的博客内容《使用NIRS-SPM分析NIRS数据》网址:http://www.alivelearn.net/?p=464,这篇博客详细的介绍了光极探头定位所需要的文件,非常实用。


3、nirsLAB

nirsLAB软件包,它操作起来非常容易,纯按钮式的,这个软件包,小编有操作手册(有需要可以邮件我),对于初学者来说,非常有用,非常遗憾的是它太适合分析使用NIRx系统收集的数据(因为就是他们开发的),所以如果你使用其它设备采集的数据,请绕行去上面软件看看吧。


4、FC-NIRS

这个包也是基于MATLAB下开发的,有独立版和code版,适用于多平台。这个软件的开发者来自中国的学者,非常厉害的一群人,可以查看发表的文章:

《FC-NIRS: A Functional Connectivity Analysis Tool for Near-Infrared Spectroscopy Data》

网址:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4619753/

这个软件包非常强大之处在于可以分析近红外的脑网络,这个可以查看之前推送的文章《分享帖 | fNIRS技术研究功能连接网络课》,这个里面有提及到该软件所分析的图像。

**额外工具

foLD位置定位

这个工具箱不是用来分析fNIRS数据的,但是这个能极大的帮助前期定位光源和探测器的工作,它允许基于五种分组基于解剖标志的光极排列,也可以加载体积fMRI数据(NIfTI或ANALYZE)作为fNIRS光极位置的定位。可下载网址:https://github.com/nirx/fOLD-public



fNIRS分析工具箱为科研提供了很大的方便,十分感谢这些前辈所做的工作,让当前的科研道路走的更加顺利。当然,除了以上的小编用到过的工具箱还有像NIRS toobox、SPM、fOSA-SPM甚至于NFRI toolbox等优秀的工具箱,这些开源的工具箱是很方便获得,但是在使用这些工具箱之前,我们首先需要掌握fNIRS相关的生物学意义及信号的特征,还有一些伪影的来源《原创 fNIRS近红外光信号质量影响因素》,同时我们也要掌握近红外研究实验设计的要求,切不可像很多学生把脑电的实验范式直接拿来研究,这是不同的。这些是能获取近红外信号的前提,工具箱不是万能的,我们需要用自己所掌握的知识选择适当的参数来进行分析,这样的结果才是可信的,有意义的。在后面的推送中,也会选择出更多的基础教程,虽然很多人说,小编更新的文章很基础,小编不否认,但小编衷心希望你们也能汲取有用的地方,小编也希望近红外脑成像技术能越来越火,非常有趣的技术之一。小编也希望看到各位大佬提出宝贵的意见,若有错误,更正我的错误。一起学习,共同进步。


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