21世紀是“腦的世紀”，島津制作所大力支持各領(lǐng)域內(nèi)的腦功能研究，從醫(yī)學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究到臨床應(yīng)用，再到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，在廣泛領(lǐng)域內(nèi)對作為尖端學(xué)術(shù)性領(lǐng)域之一的腦科學(xué)實施了研究。
目前，作為腦功能研究的手段主要有腦電圖、fMRI（功能性磁共振成像）、PET、MEG等。fNIRS：（functional Near Infrared Spectroscopy）功能性近紅外光學(xué)成像技術(shù)，是近年來日本發(fā)明的新型腦功能測量手法。它可以通過生物體穿透性高的近紅外光譜對腦功能進行無侵襲性測量。其原理是通過通過三個特定波長的近紅外光來測量大腦皮層的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白以及總血 紅蛋白的含量，從而表征大腦在接受外界刺激或思維過程中不同區(qū)域的反應(yīng)和功能表達。
島津制作所1980年開始了近紅外光譜測量身體組織內(nèi)氧動力學(xué)的研究，1991年發(fā)售了日本國內(nèi)首臺臨床用無侵襲氧監(jiān)測儀OM-100A，目前，在全世界范圍內(nèi)發(fā)售多通道型紅外光學(xué)成像裝置（OMM-3000系列，F(xiàn)OIRE-3000系列）。
近紅外光學(xué)腦成像系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于腦功能、腦認知領(lǐng)域，在醫(yī)療、教育、腦疾病康復(fù)、診斷、產(chǎn)業(yè)、基礎(chǔ)研究等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景！
特點&優(yōu)勢 技術(shù)規(guī)格 儀器規(guī)格
型號 發(fā)送/接收光纖數(shù)量 通道數(shù)量 FOIRE-3000/4 4組 10 FOIRE-3000/8 8組 24 FOIRE-3000/12 12組 38 FOIRE-3000/16 16組 52   主要技術(shù)指標
測量物質(zhì) 氧合血紅蛋白、脫氧血紅蛋白和總血紅蛋白的含量變化 光源 三波長近紅外半導(dǎo)體激光器，Class 1M(1EC-60825-1) 探測器 光電倍增管 測量方法 三波長吸收率 電源 100/110/120VAC 50/60Hz or200/220/230/240VAC 50/60Hz 外部尺寸 610 (W) x 1164 (H) x746 (D) (單位：mm， 不包括凸起) 重量 170kg   選配件
全頭用光纖支架 前額用光纖支架 實時數(shù)據(jù)傳輸軟件 新生兒專用光纖支架 核磁共振成像合成軟件 三維定位測量系統(tǒng) 同步EEG測量系統(tǒng) 視頻記錄系統(tǒng) 刺激呈現(xiàn)系統(tǒng) 光纖支架套件 產(chǎn)品應(yīng)用 醫(yī)療 視力視覺障礙、失語失認、癡呆、聽覺障礙、恐慌癥、自閉癥、意識障礙、憂郁癥、精神分裂癥、腦功能障礙、中風(fēng)、護理機器人、針灸治療、康復(fù)、疼痛、運動醫(yī)學(xué) 感性 情感 心理 溝通、軀體感覺、注意系統(tǒng)、睡眠、情感、覺醒 、潛在記憶、決策、壓力、神經(jīng)營銷學(xué)、感性工學(xué)、音樂、認知科學(xué)、節(jié)奏、意識、氣功、可塑性、記憶系統(tǒng) 環(huán)境 產(chǎn)業(yè) 食品、香味、操作、舒適環(huán)境、疲勞、化妝品、噪音、機器人工學(xué)、信息工學(xué)、游戲、BMI、城市設(shè)計、運動醫(yī)學(xué)、人機界面、舒適的肌膚觸感 教育 發(fā)展心理、技能熟練、腦與教育、學(xué)習(xí)效果、臨界期與腦、廣范圍發(fā)展性障礙、語言獲得、個性與腦、人類科學(xué) 基礎(chǔ)研究 基礎(chǔ)生理學(xué)神經(jīng)科學(xué)、分子成像、創(chuàng)藥研究 、與MRI PET MEG EEG的同時測量  



應(yīng)用實例
腦功能成像研究例：fNIRS對神經(jīng)康復(fù)的應(yīng)用研究
      近年來，正在進行fNIRS在神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究（腦中風(fēng)后的機 能恢復(fù)等）。應(yīng)用PET和fMRI時需要受試者保持安靜，而fNIRS在伴隨身體運動的作業(yè)環(huán)境中 也可以進行腦功能計量，因此可以得到與步行等運動相關(guān)的大腦皮質(zhì)的活化信息。


在跑步機上進行步行運動時fNIRS對大腦激活的測定


健康人步行及進行相關(guān)活動時的腦激活
      上圖顯示了跑步機上進行步行運動時的腦活動。內(nèi)側(cè)的初級感覺運 動皮層出現(xiàn)由步行引起的Oxy-Hb的升高。與fMRI和PET不同，fNIRS可以測定步行和手臂運動 等動態(tài)活動時的腦激活。目前，fNIRS正在用于評價腦中風(fēng)患者偏癱步態(tài)時的腦激活研究，改 善感覺運動皮質(zhì)的不對稱行，運動前區(qū)激活增強，步行改善等。
（數(shù)據(jù)提供：社會醫(yī)療法人大道會  森之宮醫(yī)院  宮井一郎醫(yī)生）
參考資 料：宮井一郎，（2004），“在神經(jīng)康復(fù)中fNIRS的應(yīng)用”， MEDICAL NOW， No.52:33-36
腦功能成像研究例子：功能近紅外光譜（fNIRS）和功能性磁共振成像（fMRI） 的比較

A：采用fMRI進行測量
抓握動作引起對側(cè)運 動皮質(zhì)顯著的激活。下圖顯示BOLD*信號在有任務(wù)（task）期間（藍）升高。
B ：采用fNIRS進行測量
B圖顯示，在運動中氧合Hb的二維圖像（重疊在MRI影像 上）。下層表示運動皮層（圓印）的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的變化。在任務(wù)（task） （40秒）期間，可見伴隨有氧合血紅蛋白和總血紅蛋白的升高，脫氧血紅蛋白的下降。
*BOLD：血氧水平依賴（Blood Oxygen Level Dependent）
 
 
功能近紅外光譜（fNIRS）不受電噪聲和磁場的影響，同時測量時的體位限制較少 ，因此對于無法使用血氧水平依賴腦功能性成像（BOLD-fMRI）進行測量的病例，比如，采用 深部腦刺激療法（DBS*）使用金屬電極的患者，也能計量腦功能。
C：接受DBS 治療的原發(fā)性震顫患者的功能近紅外光譜（fNIRS）成像（與MRI影像重疊）
1.  DBS的電刺激關(guān)閉時（上層）
手指輕叩手指試驗中左上肢有強烈 的震顫。此時，以右運動皮質(zhì)為中心，氧合血紅蛋白顯著升高，同時脫氧血紅蛋白也升高。
（脫氧血紅蛋白的升高表示氧代謝的異?？哼M。）
2.  DBS的電刺激開啟時（下 層）
手指輕叩手指試驗中未發(fā)生震顫，脫氧血紅蛋白的升高消失。
  D ：運動任務(wù)（task）中，合氧血紅蛋白、脫氧血紅蛋白，總血紅蛋白的變化
*DBS：深部腦刺激（Deep Brain Stimulation）
      由于fNIRS不僅能測量脫氧血紅蛋白，也能測量氧合血紅蛋白和血流 量的變化，因此，特別適用于腦氧代謝和血流動力學(xué)異?；颊叩哪X功能成像。目前，BOLD- fMRI是腦功能成像的主流，通過與fNIRS的聯(lián)用，能將疾病狀態(tài)的腦功能更準確地反映在圖像 上。
（數(shù)據(jù)的提供：日本大學(xué)醫(yī)學(xué)部 腦神經(jīng)外科