慧创近红外：近红外fNIRS & 脑电图EEG联用方案强势来袭！

近红外

fNIRS

脑电图

EEG

1

什么是近红外功能成像系统（fNIRS）

近红外脑功能成像技术是一项新兴的神经血管耦合技术，主要通过近红外光检测大脑皮质中血红蛋白含量变化间接监测大脑功能状况。

优势：便携性好、无噪音、无创且对受试者动作不敏感、空间分辨率高、可实现对人体大脑高级认知功能的研究等。

2

什么是脑电图（EEG）

脑电技术是一种使用电生理指标记录大脑活动的方法。脑电技术记录到的电信号是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。

优势：价格较低、时间分辨率高、信号直观、能够准确地实时显示在不同认知活动中大脑的功能活动状态。

fNIRS和EEG联用

1+1＞2

脑电和近红外在相同的神经活动中采用不同的方式捕捉信号，可以准确、全面、实时地测量大脑在认知过程中的活动，实现全面、实时的脑成像分析，从而应用于认知活动研究、脑功能定位、以及情绪、认知负荷、警觉等状态监测，以及脑机接口等。

两者的结合不仅体现在信息内容上的增益，在技术上也比较容易实现。信号的光学性质，比如大小、移动的便携性和稳定性，因模块之间的互不干扰，使得近红外可以和脑电很好的结合。

二者联用优势

1

两种方法在时间分辨率和空间分辨率上可以实现互补；

2

EEG 和 fNIRS 反映了潜在神经元活动密切相关的不同方面，可以提供互补的信息；

3

能够通过获取电活动以及对刺激的血流动力学来探索神经血管耦合的能力；

4

两种技术适应面广，可以从简单的视觉刺激实验到临床监测，适应人群可从婴幼儿到老年人的全覆盖；

5

EEG 和 fNIRS 设备都相对小巧，可以整合在便携式设备上。

慧创特有优势

慧创近红外和脑电联合采集头帽具备自主研发技术，兼容脑电的干电极和湿电极。

联用头帽方案：

1、信号采集更准确，采集过程更舒适

2、最大限度减少信号采集过程中的外界干扰

3、满足不同的科研和临床需求

可定制头帽方案：

1、可适配不同头型，贴合度好

2、佩戴方便、舒适

3、与卡扣适配器完美配合，头皮与探头紧密接触

实际应用案例

近红外脑功能与脑电连用 

多维度观察大脑活动

实验分别研究了 MI-BCI-FES 训练和 MI-FES 训练的脑电图和脑血流动力学反应。在运动训练研究中招募了 12 名健康受试者参加运动训练研究，同时记录脑电图(EEG)和功能近红外光谱(fNIRS)。 与 MI-FES 训练条件相比， MI-BCI-FES 可以诱导明显更强的事件相关去同步化 (ERD) 和血氧反应，这表明 BCI 确实在闭环运动训练中发挥了功能性作用。因此验证了使用 BCI 以闭环方式训练运动功能的可行性。

Wang, Z., Zhou, Y., Chen, L., Gu, B., Yi, W., Liu, S., Xu, M., Qi, H., He, F., & Ming, D. (2019). BCI Monitor Enhances Electroencephalographic and Cerebral Hemodynamic Activations During Motor Training. IEEE transactions on neural systems and rehabilitation engineering : a publication of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 27(4)，780-787. https://doi.org/10.1109/TNSRE.2019.2903685 

更多应用

fNIRS-EEG 联用在临床研究主要集中在新生儿（37%）和癫痫（27%），次要临床应用是康复（8%）、儿童发育（6%）和精神病学（6%）。

01

fNIRS-EEG-脑机接口研究

脑机接口（BCI）为用户提供了大脑与外部环境之间的直接沟通途径，是残疾患者替代或恢复其运动功能的一种很有前途的方法。近红外脑功能成像和脑电图已广泛应用于神经科学领域。二者不同的信号模式差异能够在空间和时间维度上进行优势互补，相较于单一信号模式而言，可以有效提高脑机接口的分类和预测的准确率。

02

fNIRS-EEG-帕金森步态康复

通 过 功 能 性 近 红 外 光 谱（fNIRS）和 脑 电 图 （EEG）记录大脑活动，对帕金森和正常组进行 8 项运 动 测 试 混 合 fNIRS / EEG 时的准确率高于仅用于 fNIRS 或仅用 EEG 时的准确率，区分 PD 组和 NT 组的分类性能得到改善。

03

fNIRS-EEG-双相情感障碍VFT

对双相情感障碍患者的 fNIRS 研究表明，与重度 抑郁症患者或健康受试者相比，在言语流畅的任务期间额叶活动较低，并且 fNIRS 反应改变。脑电图突出显示 γ、β 和 α 波段活动改变，这些活动总是与额叶活动缺陷和额颞叶连接性相关。

04

fNIRS-EEG-精神分裂症语言感知

研究了精神分裂症中语言感知的可能神经生理学标志物。脑电图分析显示，N400 和左半球激活在精神病患者中均发生改变。与对照组不同，相关分析显 示精神病人的 fNIRS-ERPs 关联较弱。

“整体大于部分之和” 希腊著名哲学家亚里士多德的这句名言即是多模态功能神经成像的目的。脑电和近红外在相同的神经活动中采用不同的方式捕捉信号,结合这两种方法可以更全面得检测皮质的活动，在时间分辨率和空间分辨率做到互补。脑电和近红外的结合不仅体现的信息内容上的增益，在技术上也比较容易实现。两者联用可以克服单一脑功能成像的局限性，为研究提供了更多可能性，在脑科学领域的多方位探究上向前迈进一大步。

慧创脑科学创新中心

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关于慧创

• 首个获医疗器械证的超100通道近红外脑功能成像设备NirScan
• 首个获医疗器械证的便携式近红外脑功能成像设备NirSmart
• 近红外(fNIRS)国家强制标准唯一企业起草单位（GB9706.271）
• 中国首个“近红外脑功能成像临床应用专家共识”
• 2022年12月获评江苏省首台（套）重大装备
• 北京航空航天大学科研成果转化
• 含三项国家重点研发计划等多项国家级项目
• 已在301医院、华山医院、华西医院、宣武医院等400余家三甲医院及科研单位示范应用
• 已支撑用户在Nature Human Behaviour等顶级期刊发表SCI论文110余篇
• 获得中国生物医学工程学会最高科技奖“黄家驷生物医学工程奖”
• 2022年8月成立“慧创脑科学医疗装备长三角协同创新中心”
  
• 2022年6月成为清华大学研究生专业实践基地
• 2021年5月成为北京航空航天大学生物与医学工程学院本科生实践基地
• 成立了拥有20余位专业博硕士的学术研究部可对fNIRS临床与科研开展精准的高水平服务

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