專利名稱：正六邊形高分辨率近紅外光譜腦功能成像頭盔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是醫(yī)療影像領(lǐng)域中一種近紅外光譜腦功能成像(Near Infrared Spectroscopy，NIRS)頭盔。
背景技術(shù)：
近紅外光譜腦功能成像是二十世紀(jì)七十年代以來發(fā)展起來的一種利用近紅外光(波長(zhǎng)為600nm至1000nm的電磁波)對(duì)大腦皮層功能活動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)。水、氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白對(duì)光的吸收曲線如圖1所示。由圖1可知，水、氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白等人體組織的主要成分對(duì)近紅外光的吸收較弱，所以近紅外光在人體組織中可以傳播數(shù)厘米，構(gòu)成了探測(cè)大腦皮層功能活動(dòng)的“近紅外窗”。
近紅外光譜腦功能成像系統(tǒng)中，近紅外光通過激光光源探頭入射大腦組織，穿過大腦組織后的出射光由激光接收探頭檢測(cè)。由于大腦組織對(duì)近紅外光的散射和吸收作用，近紅外光在大腦組織中的傳播路徑如圖2所示。圖2中，近紅外光在大腦組織中的傳播路徑和探測(cè)深度由激光光源探頭和激光接收探頭之間的距離決定，激光光源探頭和激光接收探頭之間的距離較近時(shí)，近紅外光在大腦組織中的傳播路徑較短，探測(cè)深度較淺；激光光源探頭和激光接收探頭之間的距離較遠(yuǎn)時(shí)，近紅外光在大腦組織中的傳播路徑較長(zhǎng)，探測(cè)深度較深。當(dāng)激光光源探頭和激光接收探頭之間的距離過近時(shí)，近紅外光的傳播路徑不通過大腦皮層，無法探測(cè)大腦皮層的功能活動(dòng)；當(dāng)激光光源探頭和激光接收探頭之間的距離過遠(yuǎn)時(shí)，由于大腦組織的散射和吸收作用，近紅外光迅速衰減，導(dǎo)致激光接收探頭接收到的光信號(hào)過于微弱且噪聲水平較高。目前，國(guó)際上公認(rèn)的激光光源探頭和激光接收探頭之間的較佳距離為2cm至5cm。
當(dāng)近紅外光譜腦功能成像頭盔中所插入的激光光源探頭多于一個(gè)時(shí)，每個(gè)激光接收探頭均可接收到所有激光光源探頭的光信號(hào)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，只取激光光源探頭和激光接收探頭之間距離為2cm至5cm的檢測(cè)通道進(jìn)行成像處理。每個(gè)激光解釋探頭所接收到的光信號(hào)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后，可得到包含來自所有激光光源探頭的信號(hào)的時(shí)間序列。在近紅外光譜腦功能成像系統(tǒng)中，為使激光接收探頭可以區(qū)分來自不同激光光源探頭的光信號(hào)，每個(gè)激光光源探頭均以不同的調(diào)制頻率進(jìn)行幅度調(diào)制(～KHz)。對(duì)每個(gè)激光接收探頭所收到的信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)字或模擬解調(diào)，即可得到該激光接收探頭接收到的來自每個(gè)激光光源探頭的信號(hào)。
近紅外光譜腦功能成像系統(tǒng)所用的頭盔為在一片與腦部曲率相吻合的柔性材料上排布特定分布的孔，激光光源探頭和激光接收探頭插入孔中。當(dāng)一個(gè)激光光源探頭和一個(gè)激光接收探頭之間的距離為2cm至5cm時(shí)，可以構(gòu)成一個(gè)檢測(cè)通道，激光光源探頭和激光接收探頭之間距離近似相等的檢測(cè)通道所探測(cè)的大腦皮層深度近似相等。由圖2知，每個(gè)檢測(cè)通道反映的是接近該檢測(cè)通道中部的一小塊大腦皮層的功能活動(dòng)，近紅外光在該小塊大腦皮層內(nèi)的吸收作用是累積的，即每個(gè)檢測(cè)通道只可能得到位于該檢測(cè)通道中部下方一小塊大腦皮層的整體功能活動(dòng)情況，假如該小塊大腦皮層分為5個(gè)部分，則只可能得到這5部分對(duì)近紅外光吸收作用的累加值。近紅外光譜腦功能成像技術(shù)的這種特性決定了在檢測(cè)通道密度(總檢測(cè)通道數(shù)/近紅外光譜腦功能成像頭盔覆蓋面積)比較低的情況下，近紅外光譜腦功能成像技術(shù)的空間分辨率比較低，圖像質(zhì)量比較差。提高近紅外光譜腦功能成像技術(shù)的空間分辨率，從而提高圖像質(zhì)量是該領(lǐng)域的中心任務(wù)之一。通過提高檢測(cè)通道密度來提高近紅外光譜腦功能成像技術(shù)的空間分辨率是目前最常用的手段，而設(shè)計(jì)更為有效的頭盔是提高檢測(cè)通道密度的主要途徑。
蔣田仔等發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?00510055893.0設(shè)計(jì)的近紅外光譜腦功能成像頭盔，由單片邊長(zhǎng)為3cm的正五邊形和單片邊長(zhǎng)為3cm的正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔拼接而成。其中單片正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔見圖蔣田仔，發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?00510055893.0。圖3中的單片正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔中有19個(gè)激光探頭插入位置，在最佳的排列下，可插入10個(gè)激光光源探頭和9個(gè)激光接收探頭，在正六邊形覆蓋的23.4cm2區(qū)域內(nèi)可得到21個(gè)激光光源探頭與激光接收探頭之間距離為3cm或近似3cm的檢測(cè)通道。如上所述的正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔，其通道密度較低，導(dǎo)致近紅外光譜腦功能成像技術(shù)的空間分辨率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種正六邊形高分辨率近紅外光譜腦功能成像頭盔，可解決現(xiàn)有的正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔在覆蓋區(qū)域內(nèi)檢測(cè)通道密度低的問題。
為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種正六邊形高分辨率近紅外光譜腦功能成像頭盔，是由一片覆蓋于腦部，且與腦部曲率相吻合的柔性材料制成，該片柔性材料至少包括一片正六邊形，每一片正六邊形覆蓋的區(qū)域內(nèi)，排布有特定分布的通孔，激光光源探頭和激光接收探頭以可拆卸的方式插接于通孔中；該正六邊形的邊長(zhǎng)L為2cm≤L＜3cm和3cm＜L≤5cm；通孔的孔徑與正六邊形邊長(zhǎng)成正比當(dāng)正六邊形的邊長(zhǎng)為最小值2cm時(shí)，孔徑的最大允許值為5.77mm，當(dāng)正六邊形的邊長(zhǎng)為最大值5cm時(shí)，孔徑的最大允許值為14.43mm；通孔的數(shù)量為7個(gè)至31個(gè)。
所述的正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔，其所述用于插入激光光源探頭和激光接收探頭的通孔，可插入傳導(dǎo)近紅外光的光纖。
所述的正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔，其所述近紅外光，為波長(zhǎng)為600nm至1000nm的電磁波。
所述的正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔，其所述特定分布的通孔，其排布方式為一通孔位于正六邊形的中心，插接一激光光源探頭；其它通孔位于周邊六角或位于周邊六角和每邊的中點(diǎn)或位于周邊六角、每邊的中點(diǎn)和沿正六邊形周邊，以二分之一邊長(zhǎng)為邊的正三角形的中心，各插接激光接收探頭。
所述的正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔，其所述特定分布的通孔，其排布方式為一通孔位于，以正六邊形周邊六角與正六邊形中心連線的中點(diǎn)相互連接所圍成的六個(gè)正三角形，其中任一個(gè)正三角形的中心，插接一激光光源探頭；其它通孔位于周邊六角或位于周邊六角和每邊的中點(diǎn)或位于周邊六角、每邊的中點(diǎn)和沿正六邊形周邊，以二分之一邊長(zhǎng)為邊的正三角形的中心，各插接激光接收探頭。
所述的正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔，其所述特定分布的通孔，其排布方式為通孔位于正六邊形的中心，及位于以正六邊形周邊六角與正六邊形中心連線的中點(diǎn)相互連接所圍成的六個(gè)正三角形的中心，各插接激光光源探頭；其它通孔位于周邊六角、每邊的中點(diǎn)和沿正六邊形周邊，以二分之一邊長(zhǎng)為邊的正三角形的中心，各插接激光接收探頭。
所述的正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔，其所述通孔排布方式，當(dāng)正六邊形邊長(zhǎng)為4～4.3cm時(shí)，設(shè)有31個(gè)通孔，7個(gè)激光光源探頭，24個(gè)激光接收探頭，在正六邊形覆蓋范圍內(nèi)得到168個(gè)檢測(cè)通道。
本發(fā)明的有益效果是在正六邊形覆蓋的區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)了合理的激光探頭位置，每個(gè)激光探頭位置可以插入激光光源探頭或激光接收探頭。它提高了覆蓋區(qū)域內(nèi)的檢測(cè)通道密度(檢測(cè)通道數(shù)/覆蓋區(qū)域面積)，提高了近紅外光譜腦功能成像方法的空間分辨率。更高的檢測(cè)通道密度和更高的空間分辨率可以使近紅外光譜腦功能成像方法得到更多所覆蓋皮層區(qū)域的大腦功能活動(dòng)信息，從而更加精確的反映所覆蓋皮層區(qū)域內(nèi)的大腦功能活動(dòng)情況。


圖1大腦組織主要成分對(duì)近紅外光的吸收系數(shù)曲線圖；圖2近紅外光在大腦組織中的傳播路徑示意圖；圖3現(xiàn)有的正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔；圖4本發(fā)明最大探頭位置孔徑與正六邊形邊長(zhǎng)的關(guān)系圖；圖5本發(fā)明正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)7個(gè)探頭位置分布方式之一示意圖；圖6本發(fā)明正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)7個(gè)探頭位置分布方式之二示意圖；
圖7本發(fā)明正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)13個(gè)探頭位置分布方式之一示意圖；圖8本發(fā)明正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)13個(gè)探頭位置分布方式之二示意圖；圖9本發(fā)明正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)25個(gè)探頭位置分布方式之一示意圖；圖10本發(fā)明正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)25個(gè)探頭位置分布方式之二示意圖；圖11本發(fā)明正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)31個(gè)探頭位置分布方式示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所設(shè)計(jì)的近紅外光譜腦功能成像頭盔的基本形狀為正六邊形。正六邊形的邊長(zhǎng)為從2cm到5cm的任意值。本文以下部分用L代表正六邊形的邊長(zhǎng)。
本發(fā)明所指的探頭位置是分布在正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)的用于插入激光光源探頭和激光接收探頭的孔，孔徑應(yīng)根據(jù)插入探頭位置的傳導(dǎo)近紅外光的光纖的規(guī)格不同進(jìn)行調(diào)整。探頭位置孔徑的最大允許值與正六邊形的邊長(zhǎng)成正比關(guān)系，如圖4所示。當(dāng)正六邊形的邊長(zhǎng)為最小值2cm時(shí)，探頭位置孔徑的最大允許值為5.77mm；當(dāng)正六邊形的邊長(zhǎng)為最大值5cm時(shí)，探頭位置孔徑的最大允許值為14.43mm。
本發(fā)明所設(shè)計(jì)的每一個(gè)探頭位置上，均可插入激光光源探頭和激光接收探頭。當(dāng)一個(gè)激光光源探頭和一個(gè)激光接收探頭可以構(gòu)成一個(gè)檢測(cè)通道時(shí)，把它們所插入的探頭位置互換，它們?nèi)匀豢梢詷?gòu)成一個(gè)檢測(cè)通道。
本發(fā)明的具體實(shí)施，主要由以下7部分構(gòu)成正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)7個(gè)探頭位置的分布方式之一；正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)7個(gè)探頭位置的分布方式之二；正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)13個(gè)探頭位置的分布方式之一；正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)13個(gè)探頭位置的分布方式之二；正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)25個(gè)探頭位置的分布方式之一；
正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)25個(gè)探頭位置的分布方式之二；正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)31個(gè)探頭位置的分布方式。
(一)正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)7個(gè)探頭位置的分布方式之一如圖5所示為在正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)了7個(gè)探頭位置。
在圖5中，實(shí)心探頭位置1位于正六邊形的中心，空心探頭位置2、空心探頭位置3、空心探頭位置4、空心探頭位置5、空心探頭位置6、空心探頭位置7分別位于正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn)上。
根據(jù)正六邊形的性質(zhì)，如圖5所示的近紅外光譜腦功能成像頭盔中，實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置2、空心探頭位置3、空心探頭位置4、空心探頭位置5、空心探頭位置6、空心探頭位置7之間的距離均與正六邊形邊長(zhǎng)相等，當(dāng)正六邊形邊長(zhǎng)取5cm≥L≥2cm時(shí)，在實(shí)心探頭位置1插入激光光源探頭，空心探頭位置2～7插入激光接收探頭，可在正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)得到6個(gè)檢測(cè)通道。
(二)正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)7個(gè)探頭位置的分布方式之二如圖6所示為在正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)了7個(gè)探頭位置。
在圖6中，空心探頭位置2～7的確定方法如圖5。實(shí)心探頭位置1位于等邊三角形ABC的中心，其中A為正六邊形的中心，B為A和空心探頭位置5所在的頂點(diǎn)所決定的線段的中點(diǎn)，C為A和空心探頭位置4所在的頂點(diǎn)所決定的線段的中點(diǎn)。
根據(jù)正六邊形的性質(zhì)，如圖6所示的近紅外光譜腦功能成像頭盔中，實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置4、空心探頭位置5之間的距離為0.76×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置3、空心探頭位置6之間的距離為1.04×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置2、空心探頭位置7之間的距離為1.26×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；當(dāng)正六邊形邊長(zhǎng)取4.0cm≥L≥2.6cm時(shí)，在實(shí)心探頭位置1處插入激光光源探頭，在空心探頭位置2～7處插入激光接收探頭，可在正六邊形覆蓋范圍內(nèi)得到6個(gè)檢測(cè)通道。
(三)正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)13個(gè)探頭位置的分布方式之一如圖7所示為在正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)了13個(gè)探頭位置。
在圖7中，實(shí)心探頭位置1位于正六邊形中心?？招奶筋^位置3、空心探頭位置5、空心探頭位置7、空心探頭位置9、空心探頭位置11、空心探頭位置13位于正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn)?？招奶筋^位置2、空心探頭位置4、空心探頭位置6、空心探頭位置8、空心探頭位置10、空心探頭位置12位于正六邊形六條邊的中點(diǎn)。
根據(jù)正六邊形的性質(zhì)，如圖7所示的近紅外光譜腦功能成像頭盔中，實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置2、空心探頭位置4、空心探頭位置6、空心探頭位置8、空心探頭位置10、空心探頭位置12之間的距離為0.87×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置3、空心探頭位置5、空心探頭位置7、空心探頭位置9、空心探頭位置11、空心探頭位置13之間的距離等于正六邊形邊長(zhǎng)；當(dāng)正六邊形邊長(zhǎng)取5.0cm≥L≥2.3cm時(shí)，在實(shí)心探頭位置1處插入激光光源探頭，在空心探頭位置2～13處插入激光接收探頭，可在正六邊形覆蓋范圍內(nèi)得到12個(gè)檢測(cè)通道。
(四)正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)13個(gè)探頭位置的分布方式之二如圖8所示為在正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)了13個(gè)探頭位置。
在圖8中，實(shí)心探頭位置1的確定方法如圖6。空心探頭位置2～13的確定方法如圖7。
根據(jù)正六邊形的性質(zhì)，如圖8所示的近紅外光譜腦功能成像頭盔中，實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置8之間的距離為0.58×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置6、空心探頭位置7、空心探頭位置9、空心探頭位置10之間的距離均為0.76×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置4、空心探頭位置5、空心探頭位置11、空心探頭位置12之間的距離均為1.04×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置2之間的距離為1.16×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置3、空心探頭位置13之間的距離均為1.26×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；當(dāng)正六邊形邊長(zhǎng)取4cm≥L≥3.5cm時(shí)，在實(shí)心探頭位置1處插入激光光源探頭，在空心探頭位置2～13處插入激光接收探頭，可在正六邊形覆蓋范圍內(nèi)得到12個(gè)檢測(cè)通道。
(五)正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)25個(gè)探頭位置的分布方式之一如圖9所示為在正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)了25個(gè)探頭位置。
在圖9中，實(shí)心探頭位置1位于正六邊形中心?？招奶筋^位置2～13的確定方法如圖7。
在圖9中，空心探頭25位于等邊三角形ABD的中心，其中A為正六邊形的頂點(diǎn)，B為正六邊形邊的中點(diǎn)，D為A和正六邊形中心所決定的線段的中點(diǎn)。空心探頭14位于等邊三角形BCE的中心，其中B為正六邊形邊的中點(diǎn)，C正六邊形的頂點(diǎn)，E為C和正六邊形中心所決定的線段的中點(diǎn)。
將空心探頭位置25以實(shí)心探頭1為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)60度即可得到空心探頭位置15；將空心探頭位置25以實(shí)心探頭1為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120度即可得到空心探頭位置17；將空心探頭位置25以實(shí)心探頭1為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度即可得到空心探頭位置19；將空心探頭位置25以實(shí)心探頭1為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)240度即可得到空心探頭位置21；將空心探頭位置25以實(shí)心探頭1為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)300度即可得到空心探頭位置23；將空心探頭位置14以實(shí)心探頭1為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)60度即可得到空心探頭位置16；將空心探頭位置14以實(shí)心探頭1為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120度即可得到空心探頭位置18；將空心探頭位置14以實(shí)心探頭1為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度即可得到空心探頭位置20；將空心探頭位置14以實(shí)心探頭1為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)240度即可得到空心探頭位置22；將空心探頭位置14以實(shí)心探頭1為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)300度即可得到空心探頭位置24。
根據(jù)正六邊形的性質(zhì)，如圖9所示的近紅外光譜腦功能成像頭盔中，實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置25、空心探頭位置14、空心探頭位置15、空心探頭位置16、空心探頭位置17、空心探頭位置18、空心探頭位置19、空心探頭位置20、空心探頭位置21、空心探頭位置22、空心探頭位置23、空心探頭位置24之間的距離均為0.76×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置2、空心探頭位置4、空心探頭位置6、空心探頭位置8、空心探頭位置10、空心探頭位置12之間的距離均為0.87×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置3、空心探頭位置5、空心探頭位置7、空心探頭位置9、空心探頭位置11、空心探頭位置13之間的距離均與正六邊形邊長(zhǎng)相等。
當(dāng)正六邊形邊長(zhǎng)取5cm≥L≥2.6cm時(shí)，在實(shí)心探頭位置1處插入激光光源探頭，在空心探頭位置2～25處插入激光接收探頭，可在正六邊形覆蓋范圍內(nèi)得到24個(gè)檢測(cè)通道。
(六)正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)25個(gè)探頭位置的分布方式之二如圖10所示為在正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)了25個(gè)探頭位置。
在圖10中，實(shí)心探頭位置1的確定方法如圖6?？招奶筋^位置2～13的確定方法如圖7?？招奶筋^位置14～25的確定方法如圖9。
根據(jù)正六邊形的性質(zhì)，如圖10所示的近紅外光譜腦功能成像頭盔中，實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置19、空心探頭位置20之間的距離均為0.5×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置8、空心探頭位置18、空心探頭位置21之間的距離均為0.58×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置6、空心探頭位置7、空心探頭位置9、空心探頭位置10、空心探頭位置17、空心探頭位置22之間的距離均為0.76×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置16、空心探頭位置23之間的距離均為0.87×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置15、空心探頭位置24之間的距離均與正六邊形邊長(zhǎng)相等；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置4、空心探頭位置5、空心探頭位置11、空心探頭位置12、空心探頭位置25、空心探頭位置14之間的距離均為1.04×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置2之間的距離為1.16×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；心探頭位置1與空心探頭位置13、空心探頭位置3之間的距離均為1.26×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)。
當(dāng)正六邊形邊長(zhǎng)取4.3cm≥L≥4.0cm時(shí)，在實(shí)心探頭位置1處插入激光光源探頭，在空心探頭位置2～25處插入激光接收探頭，可在正六邊形覆蓋范圍內(nèi)得到24個(gè)檢測(cè)通道。
(七)正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)31個(gè)探頭位置的分布方式如圖11所示為在正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)了31個(gè)探頭位置。
在圖11中，空心探頭位置8～19的確定方法如圖7。空心探頭位置20～31的確定方法如圖9。實(shí)心探頭位置7為正六邊形的中心。
實(shí)心探頭位置4的確定方法如圖6；將實(shí)心探頭位置4以實(shí)心探頭位置7為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)60度即可得到實(shí)心探頭位置5；將實(shí)心探頭位置4以實(shí)心探頭位置7為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120度即可得到實(shí)心探頭位置6；將實(shí)心探頭位置4以實(shí)心探頭位置7為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度即可得到實(shí)心探頭位置1；將實(shí)心探頭位置4以實(shí)心探頭位置7為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)240度即可得到實(shí)心探頭位置2；將實(shí)心探頭位置4以實(shí)心探頭位置7為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)300度即可得到實(shí)心探頭位置3。
根據(jù)正六邊形的性質(zhì)，如圖11所示的近紅外光譜腦功能成像頭盔中，實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置20、空心探頭位置21，實(shí)心探頭位置2與空心探頭位置22、空心探頭位置23，實(shí)心探頭位置3與空心探頭位置24、空心探頭位置25，實(shí)心探頭位置4與空心探頭位置26、空心探頭位置27，實(shí)心探頭位置5與空心探頭位置28、空心探頭位置29，實(shí)心探頭位置6與空心探頭位置30、空心探頭位置31之間的距離均為0.5×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置9、空心探頭位置22、空心探頭位置31，實(shí)心探頭位置2與空心探頭位置11、空心探頭位置21、空心探頭位置24，實(shí)心探頭位置3與空心探頭位置13、空心探頭位置23、空心探頭位置26，實(shí)心探頭位置4與空心探頭位置15、空心探頭位置25、空心探頭位置28，實(shí)心探頭位置5與空心探頭位置17、空心探頭位置27、空心探頭位置30，實(shí)心探頭位置6與空心探頭位置19、空心探頭位置20、空心探頭位置29，之間的距離均為0.58×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置8、空心探頭位置10、空心探頭位置11、空心探頭位置19、空心探頭位置23、空心探頭位置30，實(shí)心探頭位置2與空心探頭位置9、空心探頭位置10、空心探頭位置12、空心探頭位置13、空心探頭位置20、空心探頭位置25，實(shí)心探頭位置3與空心探頭位置11、空心探頭位置12、空心探頭位置14、空心探頭位置15、空心探頭位置22、空心探頭位置27，實(shí)心探頭位置4與空心探頭位置13、空心探頭位置14、空心探頭位置16、空心探頭位置17、空心探頭位置24、空心探頭位置29，實(shí)心探頭位置5與空心探頭位置15、空心探頭位置16、空心探頭位置18、空心探頭位置19、空心探頭位置26、空心探頭位置31，實(shí)心探頭位置6與空心探頭位置8、空心探頭位置9、空心探頭位置17、空心探頭位置18、空心探頭位置21、空心探頭位置28，實(shí)心探頭位置7與空心探頭位置20、空心探頭位置21、空心探頭位置22、空心探頭位置23、空心探頭位置24、空心探頭位置25、空心探頭位置26、空心探頭位置27、空心探頭位置28、空心探頭位置29、空心探頭位置30、空心探頭位置31之間的距離均為0.76×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置24、空心探頭位置29，實(shí)心探頭位置2與空心探頭位置26、空心探頭位置29，實(shí)心探頭位置3與空心探頭位置21、空心探頭位置28，實(shí)心探頭位置4與空心探頭位置23、空心探頭位置30，實(shí)心探頭位置5與空心探頭位置20、空心探頭位置25，實(shí)心探頭位置6與空心探頭位置22、空心探頭位置27，實(shí)心探頭位置7與空心探頭位置9、空心探頭位置11、空心探頭位置13、空心探頭位置15、空心探頭位置17、空心探頭位置19之間的距離均為0.87×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置25、空心探頭位置28，實(shí)心探頭位置2與空心探頭位置27、空心探頭位置30，實(shí)心探頭位置3與空心探頭位置20、空心探頭位置29，實(shí)心探頭位置4與空心探頭位置22、空心探頭位置31，實(shí)心探頭位置5與空心探頭位置21、空心探頭位置24，實(shí)心探頭位置6與空心探頭位置23、空心探頭位置26，實(shí)心探頭位置7與空心探頭位置8、空心探頭位置10、空心探頭位置12、空心探頭位置14、空心探頭位置16、空心探頭位置18之間的距離均與正六邊形邊長(zhǎng)相等；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置12、空心探頭位置13、空心探頭位置17、空心探頭位置18、空心探頭位置26、空心探頭位置27，實(shí)心探頭位置2與空心探頭位置8、空心探頭位置14、空心探頭位置15、空心探頭位置19、空心探頭位置28、空心探頭位置29，實(shí)心探頭位置3與空心探頭位置9、空心探頭位置10、空心探頭位置16、空心探頭位置17、空心探頭位置30、空心探頭位置31，實(shí)心探頭位置4與空心探頭位置11、空心探頭位置12、空心探頭位置18、空心探頭位置19、空心探頭位置20、空心探頭位置21，實(shí)心探頭位置5與空心探頭位置8、空心探頭位置9、空心探頭位置13、空心探頭位置14、空心探頭位置22、空心探頭位置23，實(shí)心探頭位置6與空心探頭位置10、空心探頭位置11、空心探頭位置15、空心探頭位置16、空心探頭位置24、空心探頭位置25之間的距離均為1.04×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置15，實(shí)心探頭位置2與空心探頭位置17，實(shí)心探頭位置3與空心探頭位置19，實(shí)心探頭位置4與空心探頭位置9，實(shí)心探頭位置5與空心探頭位置11，實(shí)心探頭位置6與空心探頭位置13之間的距離為1.16×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)；實(shí)心探頭位置1與空心探頭位置14、空心探頭位置16，實(shí)心探頭位置2與空心探頭位置16、空心探頭位置18，實(shí)心探頭位置3與空心探頭位置8、空心探頭位置18，實(shí)心探頭位置4與空心探頭位置8、空心探頭位置10，實(shí)心探頭位置5與空心探頭位置10、空心探頭位置12，實(shí)心探頭位置6與空心探頭位置12、空心探頭位置14之間的距離均為1.26×L，其中L為正六邊形邊長(zhǎng)。
當(dāng)正六邊形邊長(zhǎng)取4.3cm≥L≥4.0cm時(shí)，在實(shí)心探頭位置1～7處插入激光光源探頭，在空心探頭位置8～31處插入激光接收探頭，可在正六邊形覆蓋范圍內(nèi)得到168個(gè)檢測(cè)通道。通道密度遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的單片正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔。
權(quán)利要求
1.一種正六邊形高分辨率近紅外光譜腦功能成像頭盔，是由一片覆蓋于腦部，且與腦部曲率相吻合的柔性材料制成，其特征為該片柔性材料至少包括一片正六邊形，每一片正六邊形覆蓋的區(qū)域內(nèi)，排布有特定分布的通孔，激光光源探頭和激光接收探頭以可拆卸的方式插接于通孔中；該正六邊形的邊長(zhǎng)L為2cm≤L＜3cm和3cm＜L≤5cm；通孔的孔徑與正六邊形邊長(zhǎng)成正比當(dāng)正六邊形的邊長(zhǎng)為最小值2cm時(shí)，孔徑的最大允許值為5.77mm，當(dāng)正六邊形的邊長(zhǎng)為最大值5cm時(shí)，孔徑的最大允許值為14.43mm；通孔的數(shù)量為7個(gè)至31個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔，其特征為所述用于插入激光光源探頭和激光接收探頭的通孔，可插入傳導(dǎo)近紅外光的光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔，其特征為所述近紅外光，為波長(zhǎng)為600nm至1000nm的電磁波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔，其特征為所述特定分布的通孔，其排布方式為一通孔位于正六邊形的中心，插接一激光光源探頭；其它通孔位于周邊六角或位于周邊六角和每邊的中點(diǎn)或位于周邊六角、每邊的中點(diǎn)和沿正六邊形周邊，以二分之一邊長(zhǎng)為邊的正三角形的中心，各插接激光接收探頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔，其特征為所述特定分布的通孔，其排布方式為一通孔位于，以正六邊形周邊六角與正六邊形中心連線的中點(diǎn)相互連接所圍成的六個(gè)正三角形，其中任一個(gè)正三角形的中心，插接一激光光源探頭；其它通孔位于周邊六角或位于周邊六角和每邊的中點(diǎn)或位于周邊六角、每邊的中點(diǎn)和沿正六邊形周邊，以二分之一邊長(zhǎng)為邊的正三角形的中心，各插接激光接收探頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔，其特征為所述特定分布的通孔，其排布方式為通孔位于正六邊形的中心，及位于以正六邊形周邊六角與正六邊形中心連線的中點(diǎn)相互連接所圍成的六個(gè)正三角形的中心，各插接激光光源探頭；其它通孔位于周邊六角、每邊的中點(diǎn)和沿正六邊形周邊，以二分之一邊長(zhǎng)為邊的正三角形的中心，各插接激光接收探頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔，其特征為所述通孔排布方式，當(dāng)正六邊形邊長(zhǎng)為4～4.3cm時(shí)，設(shè)有31個(gè)通孔，7個(gè)激光光源探頭，24個(gè)激光接收探頭，在正六邊形覆蓋范圍內(nèi)得到168個(gè)檢測(cè)通道。
全文摘要
本發(fā)明一種正六邊形高分辨率近紅外光譜腦功能成像頭盔，用于檢測(cè)大腦皮層功能活動(dòng)，是由一片覆蓋于腦部，且與腦部曲率相吻合的柔性材料制成，該片柔性材料至少包括一片正六邊形，每一片正六邊形覆蓋的區(qū)域內(nèi)，排布有特定分布的通孔，激光光源探頭和激光接收探頭以可拆卸的方式插接于通孔中。在最佳設(shè)計(jì)下，于正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)了31個(gè)激光探頭位置，其中7個(gè)插入激光光源探頭，24個(gè)插入激光接收探頭，可在正六邊形覆蓋區(qū)域內(nèi)得到168個(gè)檢測(cè)通道，檢測(cè)通道密度遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的正六邊形近紅外光譜腦功能成像頭盔，大大提高了近紅外光譜腦功能成像技術(shù)的空間分辨率。
文檔編號(hào)A61B5/0476GK1911168SQ200510089978
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2005年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月9日
發(fā)明者吉利軍, 蔣田仔, 趙青 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所