CN108113682B - 测量含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的装置、方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于测量大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的装置、方法及设备。其中装置包括：近红外发射模块，用于向被测大脑皮层发射目标复合波形的近红外光；近红外接收模块，用于接收近红外光通过被测大脑皮层反射回来的光强信号；控制器，用于接收目标测量需求参数，并根据目标测量需求参数对近红外发射模块发射的近红外光波形进行调整以得到目标复合波形，并控制红外发射模块按照目标复合波形发射近红外光，并接收近红外接收模块输出的光强信息，并根据光强信息测量被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数。由此，实现了动态调整输出波形以适应不同的测试项目和不同的被测试者的功能，提高了产品的使用适应性。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种用于测量大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的装置、大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的测量方法以及一种近红外脑成像设备。
背景技术
光学成像技术的发展，为认知活动脑机制研究提供了新的重要研究手段。光学成像可在不同层次揭示神经系统的结构和功能信息，从新的角度为解释认知活动提供重要实验依据。光学成像中以近红外谱技术(Near Infrared Spectroscopy，英文简称NIRS)发展迅速，它能够提供观察脑皮质功能柱的高分辨图像。近红外谱技术可穿过颅骨，已用于动物和儿童的无创性脑功能研究。
相关技术中，现有的近红外脑成像系统通常是采用单纯时分或频分采集的方式，来测量被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数，并根据该含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数绘制成大脑活动区域的图像。
但是，当前近红外脑成像技术由于发展尚不成熟，仍存在以下问题：现有的近红外脑成像系统中光源所发射的近红外光的波形比较单一，无法动态调整光源的输出波形以适应不同的测试项目和不同的被测试者，导致产品的使用适应性差。
发明内容
本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于测量大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的装置。该装置可以实现根据实际需求动态调整输出波形以适应不同的测试项目和不同的被测试者的功能，提高了产品的使用适应性。。
本发明的第二个目的在于提出一种大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的测量方法。
本发明的第三个目的在于提出一种近红外脑成像设备。
本发明的第四个目的在于提出另一种近红外脑成像设备。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的用于测量大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的装置，包括：近红外发射模块，用于向被测大脑皮层发射目标复合波形的近红外光；近红外接收模块，用于接收所述近红外光通过所述被测大脑皮层反射回来的光强信号；分别与所述近红外发射模块和所述近红外接收模块相连的控制器，用于接收目标测量需求参数，并根据所述目标测量需求参数对所述近红外发射模块发射的近红外光波形进行调整以得到所述目标复合波形，并控制所述近红外发射模块按照所述目标复合波形发射近红外光，并接收所述近红外接收模块输出的光强信息，并根据所述光强信息测量所述被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数。
根据本发明实施例的用于测量大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的装置，可通过控制器接收目标测量需求参数，并根据目标测量需求参数对近红外发射模块发射的近红外光波形进行调整以得到目标复合波形，并控制近红外发射模块发射目标复合波形的近红外光，并接收近红外接收模块输出的光强信息，并根据光强信息测量被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参。即通过目标测量需求参数来对多种输出波形进行调整，以得到符合该目标测量需求参数的复合波形，并控制近红外发射模块发射该目标复合波形的近红外光，以使得根据该近红外光反射回来的光强信息计算出被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数，实现了根据实际需求动态调整输出波形以适应不同的测试项目和不同的被测试者的功能，提高了产品的使用适应性。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的测量方法，所述方法应用于本发明第一方面实施例所述的装置，所述方法包括：接收目标测量需求参数；根据所述目标测量需求参数对近红外发射模块发射的近红外光波形进行调整以得到目标复合波形；控制所述近红外发射模块按照所述目标复合波形发射目标近红外光；接收近红外接收模块输出的所述目标近红外光通过被测大脑皮层反射回来的所述光强信号；根据所述光强信号测量所述被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数。
根据本发明实施例的大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的测量方法，可通过目标测量需求参数来对多种输出波形进行调整，以得到符合该目标测量需求参数的复合波形，并控制近红外发射模块发射该目标复合波形的近红外光，以使得根据该近红外光反射回来的光强信息计算出被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数，实现了根据实际需求动态调整输出波形以适应不同的测试项目和不同的被测试者的功能，提高了产品的使用适应性。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出的近红外脑成像设备，包括：本发明第一方面实施例所述的装置；脑成像模块，用于接收所述装置检测到的被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数，并根据所述含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数生成近红外脑成像图谱。
根据本发明实施例的近红外脑成像设备，可通过目标测量需求参数来对多种输出波形进行调整，以得到符合该目标测量需求参数的复合波形，并控制近红外发射模块发射该目标复合波形的近红外光，以使得根据该近红外光反射回来的光强信息计算出被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数，脑成像模块通过该含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数生成近红外脑成像图谱，由此，实现了根据实际需求动态调整输出波形以适应不同的测试项目和不同的被测试者的功能，提高了产品的使用适应性。
为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出的近红外脑成像设备，包括：一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明第二方面实施例所述的方法。
根据本发明实施例的近红外脑成像设备，可通过目标测量需求参数来对多种输出波形进行调整，以得到符合该目标测量需求参数的复合波形，并控制近红外发射模块发射该目标复合波形的近红外光，以使得根据该近红外光反射回来的光强信息计算出被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数，实现了根据实际需求动态调整输出波形以适应不同的测试项目和不同的被测试者的功能，提高了产品的使用适应性。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的用于测量大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的装置的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的近红外发射模块的结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的近红外接收模块的结构示意图；
图4是根据本发明一个实施例的大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的测量方法的流程图；
图5是根据本发明一个实施例的近红外脑成像设备的结构示意图；
图6是根据本发明另一个实施例的近红外脑成像设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
近年来，脑成像技术成为认知神经科学方面研究的新宠，而认知神经科学为心理学的蓬勃发展做出了重要的贡献。目前已有几种脑成像技术被引用，例如，功能磁共振成像(Functional Magnetic Resonance Imaging，英文简称fMRI)、正电子发射计算机断层显像(Positron Emission Computed Tomography，英文简称PET)、单光子发射计算机断层显像和光成像等。
近红外脑成像技术是一种通过安全的近红外光来评估大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白成分变化的功能性近红外光脑成像系统。近红外脑成像技术对现有的fMRI、PET技术是一个非常有益的补充，它以组织中的血容和血氧为信息载体，通过测量大脑皮层中血容、血氧的分布和变化情况来了解大脑的活动。
近红外脑成像技术能够进行实时的非侵入式测量，具有时间精度高、灵活、易用、低成本、不会引起被试的“幽闭恐惧”等优点。而且，近红外脑成像技术不需要回旋加速器这类的附加设备和将放射线中核注入人体这样的操作，在安全性方面对人体更为有利，可对被试进行多次较长时间的测量。被试测试时活动的受限程度相当小，确保可以一边接受大脑功能测试，一边进行近似于日常生活中的活动，更适合以对儿童进行研究。
因此，近红外脑成像技术在大脑活动的大空间尺度研究上具备了很大的优越性，引起了国际神经生物学界的广泛关注。
但是，当前近红外脑成像技术由于发展尚不成熟，仍存在以下问题：现有的近红外脑成像系统中光源所发射的近红外光的波形比较单一，无法动态调整光源的输出波形以适应不同的测试项目和不同的被测试者，导致产品的使用适应性差。
为此，为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种用于测量大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的装置、大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的测量方法、以及一种近红外脑成像设备。具体地，下面参考附图描述本发明实施例的用于测量大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的装置、大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的测量方法、以及近红外脑成像设备。
图1是根据本发明一个实施例的用于测量大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的装置的结构示意图。如图1所示，该用于测量大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的装置10可以包括：近红外发射模块100、近红外接收模块200和控制器300。
具体地，近红外发射模块100可用于向被测大脑皮层发射目标复合波形的近红外光。更具体地，近红外发射模块100可在控制器300的驱动下，向被测大脑皮层发射目标复合波形的近红外光。作为一种示例，近红外发射模块100可通过多种波形发生器产生多种波形信号，并在控制器300的驱动下，通过多路复用器对该多种波形发生器产生的波形信号进行波形参数调整，以输出目标复合波形，并驱动发光单元发出该目标复合波形的近红外光。其中，该近红外发射模块100的具体结构及功能描述可参见后续实施例的描述。
近红外接收模块200用于接收近红外光通过被测大脑皮层反射回来的光强信号。可以理解，近红外光在遇到被测大脑皮层的脑部组织时会被反射回来，为此，近红外接收模块200可接收近红外发射模块100发射的近红外光通过被测大脑皮层反射回来的光强信号。
控制器300分别与近红外发射模块100和近红外接收模块200相连，用于接收目标测量需求参数，并根据目标测量需求参数对近红外发射模块100发射的近红外光波形进行调整以得到目标复合波形，并控制近红外发射模块100按照目标复合波形发射近红外光，并接收近红外接收模块200输出的光强信息，并根据光强信息测量被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数。
需要说明的是，为了能够提高产品的使用适应性，本发明实施例可根据实际测试项目的测量需求参数，来动态调节近红外发射模块100的输出波形，以适应当前测试项目的需求。为此，在本发明的实施例中，在对被测试者进行测量前，可先确定当前的测试项目，并根据当前测试项目的实际情况来设定适用于该当前测试项目的目标测量需求参数。
在对被测试者进行测量时，控制器300可接收当前的目标测量需求参数，并根据该目标测量需求参数对近红外发射模块100发射的输出波形进行调整以得到符合目标测量需求参数的目标复合波形，并控制该近红外发射模块100发射该目标复合波形的近红外光。
在近红外接收模块200接收到该目标复合波形的近红外光通过被测大脑皮层反射回来的光强信号之后，近红外接收模块200可先该光强信号转换为电信号，再通过放大、滤波电路处理，经过模数A/D转换后得到光强信息，并将该光强信息输出给控制器300。控制器300在接收到近红外接收模块200输出的光强信息之后，可根据该光强信息测量被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数。其中，控制器300可根据光在被测大脑皮层的组织中吸收与散射的规律，计算出当前测量组织区域的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的结构及原理，下面可结合图2至图3分别对近红外发射模块100和近红外接收模块200进行进一步描述。
举例而言，如图2所示，该近红外发射模块100可包括：多个波形发生器110、多路复用器120、功率放大器130和驱动器140。其中，多个波形发生器110用于产生波形信号，其中，多个波形发生器110所产生的波形信号的种类各不相同。需要说明的是，在本发明的实施例中，该波形信号的种类可以有很多，例如，该波形信号可包括但不限于时分波形信号、频分波形信号、阶梯波形信号和三角波形信号等。
多路复用器120分别与控制器300和多个波形发生器110相连，用于接收多个波形发生器110输出的波形信号，并在控制器300的驱动下，对多个波形发生器110输出的波形信号的权重进行调整，以输出目标复合波形。
功率放大器130用于对目标复合波形进行功率放大处理。驱动器140用于驱动发光单元发出目标复合波形的近红外光。其中，在本发明的实施例中，该发光单元可为发光二极管或激光二极管等。
例如，以近红外发射模块100具有N个波形发生器110为例，其中，N为大于等于2的正整数，如图2所示，N个波形发生器110可产生N个波形信号，然后，通过多路复用器120将这些N个波形发生器110产生的N个波形信号进行波形调整，如波形的复合权重调整，以得到调整后的目标复合波形，该目标复合波形即为符合上述目标测量需求参数的混合波形，之后，可通过功率放大器130对该进行功率放大处理，最后，通过光源的驱动器140驱动发光单元发出该目标复合波形的近红外光。由此，根据目标测量需求参数通过多路复用器120对多个波形信号的权重进行调整，以得到符合当前需求的目标复合波形。
需要说明的是，在本发明的实施例中，在对多个波形信号进行波形调整时，还可对多个波形信号进行波形参数的调整，例如，时分波形具有占空比、脉冲时间间隙、脉冲强度、频率等多个可调节参数；频分波形具有频带宽度、发射强度、频率点等多个可调节参数；阶梯波形具有阶梯数、脉冲时间间隙、总脉冲强度、阶梯高度、阶梯宽度等多个可调节参数；三角波形具有上升坡度、下降坡度、脉冲时间间隙、总脉冲强度、频率等多个可调节参数。其中，各个可调节参数可以独立调节，也可关联调节。由此，本发明实施例可实现多种发光单元发射波形可以混合使用的目的，如时分阶梯波形等，还可以实现对多发光单元进行分组控制，如使用相同或不同的发射波形等。
又如，如图3所示，该近红外接收模块200包括：传感器210、放大滤波电路220和模数转换电路230。其中，传感器210用于接收目标复合波形的近红外光通过被测大脑皮层反射回来的光强信号，并将光强信号转换为对应的电信号。作为一种示例，该传感器可为光敏二极管、光敏三极管、雪崩光电二极管、或PMT(Photomultiplier Tube，光电倍增管)等。
放大滤波电路220用于对对应的电信号进行放大和滤波处理。模数转换电路230与控制器相连，用于将经过放大和滤波处理后的电信号进行模数转换以生成光强信息，并将光强信息输出至控制器300。
也就是说，在该目标复合波形的近红外光通过被测大脑皮层反射回来时，传感器210可接收该反射回来的光强信号，并将该光强信号转换为对应的电信号，之后，放大滤波电路220可将该电信号进行放大、滤波处理后输出给模数转换电路230。模数转换电路230将经过放大和滤波处理后的电信号进行模数转换以生成对应的光强信息，并将该光强信息输出至控制器300，以使控制器300根据该光强信息测量出被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数。
综上，本发明实施例将不同的波形信号通过多路复用器叠加后，可产生复合波形。各个不同波形信号的权重、参数均可调节。不同的输出通道(即近红外发射模块)可以采用不同的复合波形设置，以在采集端(即近红外接收模块)产生更复杂的波形。复杂的波形可以容纳更多的通道数，合理的设置波形参数与复合权重也可以降低噪声和环境的干扰。
根据本发明实施例的用于测量大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的装置，可通过控制器接收目标测量需求参数，并根据目标测量需求参数对近红外发射模块发射的近红外光波形进行调整以得到目标复合波形，并控制近红外发射模块发射目标复合波形的近红外光，并接收近红外接收模块输出的光强信息，并根据光强信息测量被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参。即通过目标测量需求参数来对多种输出波形进行调整，以得到符合该目标测量需求参数的复合波形，并控制近红外发射模块发射该目标复合波形的近红外光，以使得根据该近红外光反射回来的光强信息计算出被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数，实现了根据实际需求动态调整输出波形以适应不同的测试项目和不同的被测试者的功能，提高了产品的使用适应性。
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的测量方法。
图4是根据本发明一个实施例的大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的测量方法的流程图。需要说明的是，本发明实施例的测量方法可应用于本发明实施例所述的用于测量大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的装置。其中，该装置可被配置于近红外脑成像设备，该近红外脑成像设备可用以根据上述装置检测到的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数生成近红外脑成像图谱。
如图4所示，该大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的测量方法可以包括：
S510，接收目标测量需求参数。
可以理解，为了能够提高产品的使用适应性，本发明实施例可根据实际测试项目的测量需求参数，来动态调整近红外发射模块的输出波形，以适应当前测试项目的需求。为此，在本发明的实施例中，在对被测试者进行测量前，可先确定当前的测试项目，并根据当前测试项目的实际情况来设定适用于该当前测试项目的目标测量需求参数。举例而言，该目标测量需求参数可根据测试项目的类型(即测试哪种项目)、被测试者的基本信息(如年龄、性别等)或身体健康信息(如是否有高血压病史等)等信息来设定。
这样，在对被测试者进行测量时，可接收当前的目标测量需求参数。
S520，根据目标测量需求参数对近红外发射模块发射的近红外光波形进行调整以得到目标复合波形。
具体而言，在本发明的一个实施例中，可根据目标测量需求参数对近红外发射模块中的多个波形发生器输出的波形信号的权重进行调整，以输出目标复合波形。例如，近红外发射模块可包括多个波形发生器、多路复用器，在本示例中，可根据目标测量需求参数，通过多路复用器对多个波形发生器输出的波形信号的权重进行调整，以输出目标复合波形。其中，在本发明的实施例中，波形信号可但不限于包括时分波形信号、频分波形信号、阶梯波形信号和三角波形信号等。
需要说明的是，在本发明的实施例中，在对多个波形信号进行波形调整时，还可对多个波形信号进行波形参数的调整，例如，时分波形具有占空比、脉冲时间间隙、脉冲强度、频率等多个可调节参数；频分波形具有频带宽度、发射强度、频率点等多个可调节参数；阶梯波形具有阶梯数、脉冲时间间隙、总脉冲强度、阶梯高度、阶梯宽度等多个可调节参数；三角波形具有上升坡度、下降坡度、脉冲时间间隙、总脉冲强度、频率等多个可调节参数。其中，各个可调节参数可以独立调节，也可关联调节。由此，本发明实施例可实现多种发光单元发射波形可以混合使用的目的，如时分阶梯波形等，还可以实现对多发光单元进行分组控制，如使用相同或不同的发射波形等。
S530，控制近红外发射模块按照目标复合波形发射目标近红外光。
需要说明的是，在本发明的实施例中，在控制近红外发射模块按照目标复合波形发射目标近红外光之前，还可对该目标复合波形进行功率放大处理，这样，可以保证发射的目标近红外光更加准确。
S540，接收近红外接收模块输出的目标近红外光通过被测大脑皮层反射回来的光强信号。
S550，根据光强信号测量被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数。
具体地，可根据光在被测大脑皮层的组织中吸收与散射的规律，计算出当前测量组织区域的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数。
根据本发明实施例的测量方法，可通过目标测量需求参数来对多种输出波形进行调整，以得到符合该目标测量需求参数的复合波形，并控制近红外发射模块发射该目标复合波形的近红外光，以使得根据该近红外光反射回来的光强信息计算出被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数，实现了根据实际需求动态调整输出波形以适应不同的测试项目和不同的被测试者的功能，提高了产品的使用适应性。
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种近红外脑成像设备。
图5是根据本发明一个实施例的近红外脑成像设备的结构示意图。如图5所示，该近红外脑成像设备600可包括：用于测量大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的装置10和脑成像模块20。其中，装置10的具体功能描述可参见本发明上述图1至图3所示的装置的功能描述，在此不再赘述。
脑成像模块20用于接收装置10检测到的被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数，并根据含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数生成近红外脑成像图谱。
根据本发明实施例的近红外脑成像设备，可通过目标测量需求参数来对多种输出波形进行调整，以得到符合该目标测量需求参数的复合波形，并控制近红外发射模块发射该目标复合波形的近红外光，以使得根据该近红外光反射回来的光强信息计算出被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数，脑成像模块通过该含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数生成近红外脑成像图谱，由此，实现了根据实际需求动态调整输出波形以适应不同的测试项目和不同的被测试者的功能，提高了产品的使用适应性。
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种近红外脑成像设备。
图6是根据本发明另一个实施例的近红外脑成像设备的结构示意图。如图6所示，该近红外脑成像设备700可以包括一个或多个处理器710和存储装置720。其中，存储装置720用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器720执行，使得一个或多个处理器720实现本发明上述任一个实施例所述的大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的测量方法。
在本发明的描述中，需要理解的是，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (12)
1.一种用于测量大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的装置，其特征在于，包括：
近红外发射模块，用于向被测大脑皮层发射目标复合波形的近红外光；
近红外接收模块，用于接收所述近红外光通过所述被测大脑皮层反射回来的光强信号；
分别与所述近红外发射模块和所述近红外接收模块相连的控制器，用于接收目标测量需求参数，并根据所述目标测量需求参数对所述近红外发射模块发射的近红外光波形进行调整以得到所述目标复合波形，并控制所述近红外发射模块按照所述目标复合波形发射近红外光，并接收所述近红外接收模块输出的光强信息，并根据所述光强信息测量所述被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数；
其中，所述近红外发射模块包括：
多个波形发生器，用于产生波形信号，其中，所述多个波形发生器所产生的波形信号的种类各不相同；
分别与所述控制器和所述多个波形发生器相连的多路复用器，用于接收所述多个波形发生器输出的波形信号，并在所述控制器的驱动下，对所述多个波形发生器输出的波形信号的权重进行调整，以输出所述目标复合波形；
功率放大器，用于对所述目标复合波形进行功率放大处理；
驱动器，用于驱动发光单元发出所述目标复合波形的近红外光。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述近红外接收模块包括：
传感器，用于接收所述目标复合波形的近红外光通过所述被测大脑皮层反射回来的光强信号，并将所述光强信号转换为对应的电信号；
放大滤波电路，用于对所述对应的电信号进行放大和滤波处理；
与所述控制器相连的模数转换电路，用于将经过放大和滤波处理后的所述电信号进行模数转换以生成所述光强信息，并将所述光强信息输出至所述控制器。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述波形信号包括时分波形信号和频分波形信号。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述波形信号包括阶梯波形信号和三角波形信号。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发光单元为发光二极管或激光二极管。
6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述传感器为光敏二极管、光敏三极管、雪崩光电二极管、或光电倍增管PMT。
7.一种大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的测量方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1至6中任一项所述的装置，所述方法包括：
接收目标测量需求参数；
根据所述目标测量需求参数对近红外发射模块发射的近红外光波形进行调整以得到目标复合波形；
控制所述近红外发射模块按照所述目标复合波形发射目标近红外光；
接收近红外接收模块输出的所述目标近红外光通过被测大脑皮层反射回来的所述光强信号；
根据所述光强信号测量所述被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据目标测量需求参数对近红外发射模块发射的近红外光波形进行调整以得到目标复合波形，包括：
根据所述目标测量需求参数对所述近红外发射模块中的多个波形发生器输出的波形信号的权重进行调整，以输出所述目标复合波形。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述波形信号包括时分波形信号和频分波形信号。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述波形信号包括阶梯波形信号和三角波形信号。
11.一种近红外脑成像设备，其特征在于，包括：
如权利要求1至6中任一项所述的用于测量大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的装置；
脑成像模块，用于接收所述装置检测到的被测大脑皮层的含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数，并根据所述含氧血红蛋白参数和脱氧血红蛋白参数生成近红外脑成像图谱。
12.一种近红外脑成像设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求7至10中任一所述的大脑皮层含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的测量方法。
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