Thông tin chung:

Ngày nhận bài: 21/03/2019
Ngày nhận bài sửa: 16/04/2019

Ngày duyệt đăng: 30/10/2019

Title:

Functional near-infrared spectroscopy based three-dimension brain imaging

Từ khóa:

Ảnh não ba chiều, kỹ thuật quang cận hồng ngoại, tính toán số học

Keywords:

Arithmetic task, functional near-infrared spectroscopy, three-dimension brain imaging

ABSTRACT

Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) is a non-invasive technique utilized to measure hemoglobin concentration of human brain signal. Temporal resolution of this method is high (aproximately 1 ms). However, its spatial resolution is limited (approximately 10 mm) compared with other non-invasive techniques. Therefore, in the present study, fNIRS based 32-optodes are utilized to measure human brain hemodynamic response of 5 male participants with arithmetic tasks. Coordinates of 256 voxels are computed based on the optode geometry. Coefficient of differential path-length factor in Beer-Lambert equation is estimated as a distance function to compute absorption coefficients. The mean concentration of Oxy- and deOxy-hemoglobin obtained from absorption coefficients is utilized to reconstruct 3-dimension brain imaging. The experimental results showed that the proposed method can detect the brain activity with higher spatial resolution than that using conventional approach.

TÓM TẮT

Kỹ thuật quang cận hồng ngoại fNIRS (functional near-infrared spectroscopy) là phương pháp không tiếp xúc được dùng để đo nồng độ hemoglobin của tín hiệu não. Độ phân giải về thời gian của của kỹ thuật này cao (xấp xỉ 1 ms). Tuy nhiên, độ phân giải về không gian thì bị hạn chế (xấp xỉ 10 mm) so với các kỹ thuật không tiếp xúc khác. Do đó trong nghiên cứu này, kỹ thuật fNIRS với 32 cặp thu phát cận hồng ngoại được dùng để đo đáp ứng động học não của 5 người đàn ông trưởng thành khi cho họ thực hiện các phép tính số học. Đặc biệt tọa độ của 256 điểm ảnh 3 chiều được tính toán dựa trên sự phân bố hình học của các cặp thu phát. Hệ số về chiều dài đường đi của các quang tử trong phương trình Beer-Lambert được ước lượng như một hàm của khoảng cách để tính toán độ hấp thụ của ánh sáng. Trị trung bình của nồng độ hemoglobin (Oxy-hemoglobin và deOxy-hemoglobin) được tính từ độ hấp thụ ánh sáng thì được dùng để dựng lại ảnh não 3 chiều. Kết quả đạt được cho thấy phương pháp đề nghị có thể phát hiện tính hoạt động của não với độ phân giải không gian cao hơn so với phương pháp truyền thống.

Trích dẫn: Nguyễn Hoàng Dũng, Đỗ Anh Khoa và Trần Lê Trung Chánh, 2019. Xây dựng ảnh não ba chiều sử dụng  phương pháp quang cận hồng ngoại. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. 55(5A): 1-11.