別交智商稅: 二波長的間隔差值的真相是沒有任何意義!

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近紅外腦功能成像的原理
01人腦組織中不同發色團的吸收光譜
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由于血紅蛋白對不同波長的近紅外光的吸收率差異太大和雜質干擾 , 故可選擇用來測量的近紅外波段很窄 , 專業上叫做“光窗”(opticalwindow) , 大約在650nm~950nm之間 。
02光窗內 , 至少需兩個近紅外波長!
依據神經血管響應 , 含氧血紅蛋白(HbO)濃度增加 , 脫氧血紅蛋白(HbR)的濃度會減少 。 由于總血紅蛋白(HbO+HbR)也不是定值 , 所以需要精確測定HbO和HbR兩個變量才能準確反應腦功能的活動 。
兩種血紅蛋白在800nm(等位吸收點)左右兩側分別表現出各自的相對優勢吸收特性 , 故而在等位吸收點左右分別(至少需要)選擇一個波長以保證腦組織血氧發生變化時對HbO和HbR對光吸收的差動效應 。
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由于存在兩個未知數 , 至少需要兩個方程式才能將未知數解出 。 因此 , 采用兩個不同的波長(λ1 , λ2)的近紅外光照射 , 以得到雙波長的Beer-Lambert方程(比爾?蘭博方程)如下 。
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經過修正的比爾?蘭博方程式
如何在光窗內選擇兩個波長?
別交智商稅: 二波長的間隔差值的真相是沒有任何意義!】03選擇波長需要考慮什么呢?
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在光窗內 , 波長越短 , HbO和HbR的吸收率差異越大 , 但絕對光吸收系數也隨之量級劇增;具體對比見下表:
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等位吸收點右側的波長選擇的考慮道理是一樣的 , 只不過HbO、HbR吸收率差異和絕對光吸收率都沒有大起大落 , 不難做出選擇 。 所以波長的選擇是個利弊的蹺蹺板 , 是要基于廠家的技術能力做出平衡的決定 。 更重要的是:波長選擇是“地基技術” , 一旦確定 , 是不可能再更改的!正如大廈已經建好 , 是不可能再換地基的道理一樣 。
專業人士可以查閱 , 后來者研發的類fNIRS產品基本上不選擇700nm以下的波長了 , 正因為絕對光吸收率太高 , 導致系統穩定性脆弱 , 而選擇大于700nm的波長 。 下圖顯示光窗內各個廠家的選擇波長譜系 , 從圖中也可以看出 , 選擇700nm以下的波長 , 是個“孤獨”的存在 。
因為技術路線的不可逆性 , 即使后悔了 , 也只好強言粉飾 , 自賣自夸 。 但故弄玄虛就沒有必要了 。
波長選擇是基于當時的工業水平和研發者的實力
04科學道理不是“脫口秀”!
TalkShows!
目前市場上有一種宣傳二波長的間隔差值越大 , 就越抗干擾 , 信號質量越好 。 甚至規定兩者差值必須大于多少 , 越大越抗干擾!
按照這種神邏輯 , 是否可以說:
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上海比石家莊離北京更遠 , 所以 , 從北京打電話給上海的朋友通話質量更清晰 , 從北京打到石家莊的通話質量不如上海……
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因為甲家門前的河流比乙家門前的河流更寬 , 所以 , 甲的人品比乙更好?!返回搜狐 , 查看更多
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