头戴式近红外脑成像，即近红外脑功能成像（fNIRS）技术，是一种新型的、非侵入式的脑功能成像技术。以下是对头戴式近红外脑成像的详细介绍：
一、技术原理
头戴式近红外脑成像技术利用血液的主要成分（氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白）对700-900纳米（nm）近红外光良好的吸收光谱差异，通过发射近红外光穿透生物体表面，检测大脑活动时这些血红蛋白的变化情况。当大脑活跃时，活跃区域的脑血氧量增加，表现为氧合血红蛋白浓度上升，脱氧血红蛋白浓度下降。这些变化会影响光线在大脑组织中的传播，从而被近红外脑功能成像设备捕捉到。设备通过接收并分析反射回来的近红外光，可以实时、直接检测大脑皮层的血液动力学活动，并据此反推大脑的神经活动情况。
二、设备特点
- 无创无痛：fNIRS是一种非侵入性检查，对被试者无创伤，易于接受。
- 动态定量成像：fNIRS支持动态定量成像，可以在患者执行动态任务时开展定量成像，如一边运动一边检测、一边说话一边检测、一边治疗一边检测。
- 实时连续监测：fNIRS支持在任何时间、任何地点进行长时间不间断实时监测。
- 多模态联合应用：fNIRS抗运动、抗电磁干扰性强，可进行多模态成像，与功能性核磁共振（fMRI）、脑电（EEG）等连用可获得更完整信息，作为及时评估疗效的有力手段。
- 准确度高：fNIRS具有良好的时间和空间分辨率，能够准确反映大脑活动情况。
- 方便快捷：fNIRS设备体积小、重量轻、可移动性强，应用场景无限制，操作简单。
三、应用范围
- 神经科学研究：研究者可以利用该技术探究大脑的结构和功能，进一步理解认知过程、情感调节、学习与记忆等神经机制。
- 临床医学应用：近红外脑功能成像技术可以为神经性疾病、精神障碍等疾病的诊断和治疗提供重要依据。例如，在卒中患者的康复效果评估、静息态脑网络监测、辅助诊断卒中后抑郁以及评价认知障碍程度等方面具有广泛应用。
- 特殊人群检测：由于fNIRS对运动伪迹不敏感且具有良好的电磁兼容性，它特别适用于婴幼儿、老年人以及植入电子耳蜗、心脏起搏器等特殊人群的检测。此外，fNIRS还适用于在自然情境下对被试者进行脑功能检测。
四、发展趋势
随着技术的不断发展和完善，头戴式近红外脑成像技术有望在未来的大脑研究中发挥更大的作用。例如，在脑机接口、神经营销、驾驶状态脑监测以及神经反馈等领域，fNIRS技术有望展现出更多的应用潜力和价值。同时，随着硬件设备的不断升级和数据处理方法的不断改进，fNIRS技术的准确性和可靠性也将得到进一步提升。
综上所述，头戴式近红外脑成像技术为脑的研究、诊断、训练和评估提供了全新的定量手段。它不仅具有无创、无痛、实时连续监测等优点，而且适用范围广泛，在神经科学研究和临床医学领域具有广阔的应用前景。
