超掃描近紅外設(shè)備介紹（二）——軟件

1 Aurora 

Aurora fNIRS 對(duì)用戶儀器控制和數(shù)據(jù)采集采取了一種全新的方法。NIRx 為便攜式 NIRSport 2 近紅外解決方案提供了直觀、靈活和易于使用的軟件。 

Aurora fNIRS 通過(guò) Wi-Fi 或 USB 連接到 NIRSport 2 設(shè)備上，只需點(diǎn)擊幾下就可以設(shè)置完整的實(shí)驗(yàn)配置。由于采用了自動(dòng)信號(hào)優(yōu)化算法，Aurora fNIRS 在開(kāi)始測(cè)量前就能確保最佳信號(hào)質(zhì)量。原始數(shù)據(jù)、HbO 和 HbR 濃度的變化可以通過(guò)幾種顯示模式實(shí)時(shí)顯示。此外，還可立即進(jìn)行高端的全頭部可視化。記錄的數(shù)據(jù)可以通過(guò)集成的實(shí)驗(yàn)室流層（LSL）協(xié)議導(dǎo)出，允許在腦機(jī)接口（BCI）和神經(jīng)反饋范式中進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。 

圖 6 Aurora 數(shù)據(jù)采集界面

部分產(chǎn)品功能：

? 可設(shè)置數(shù)據(jù)采集時(shí)進(jìn)行各種參數(shù)，如：連接主機(jī)、選擇通道如何布局、采樣率等 

? 配備多腦區(qū)模版，用戶也可根據(jù)需要選擇大腦區(qū)域，支持 Hyperscan 掃描配置及自編通道、地形圖設(shè)置 

? 數(shù)據(jù)傳送模式：WIFI 或 mico USB 傳輸 

? 數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)顯示，支持在線濾波等功能，可以實(shí)時(shí)顯示 2D mapping 圖，Hb、Hb0、HbT 濃度變化曲線 

? 支持 wifi 局域網(wǎng)，多設(shè)備連接到同一個(gè)局域網(wǎng)進(jìn)行使用 

? 同廠家三維定位分析軟件，更加方便的在近紅外成像或多模態(tài)結(jié)合測(cè)量中探頭光極的定位問(wèn)題，該軟件與 Aurora 及 NIRSlab 可結(jié)合使用 

? 自動(dòng)儀器識(shí)別軟件啟動(dòng)，硬件加密 

? 自動(dòng)增益調(diào)整，確定每個(gè)通道的最佳放大增益，并對(duì)你的每個(gè)通道的信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行反饋 

? 信號(hào)燈（綠黃紅白）直觀表達(dá)個(gè)體信號(hào)質(zhì)量

2 NIRStar 

NIRStar 旨在作為一個(gè)多平臺(tái)儀器控制環(huán)境，提供最大的靈活性，以支持NIRx 系列的 NIRSport 和 NIRScout 功能成像系統(tǒng)所能探索的許多研究范式。不管是用 NIRSport 進(jìn)行移動(dòng)研究，還是用 NIRScout X 進(jìn)行高密度超掃描測(cè)量， NIRStar 提供了豐富的系統(tǒng)控制和實(shí)時(shí)顯示功能，旨在最大限度地利用 NIRS 提供的研究機(jī)會(huì)。 

圖 7 NIRStar 數(shù)據(jù)采集界面 

部分產(chǎn)品功能： 

? 可設(shè)置數(shù)據(jù)采集時(shí)進(jìn)行各種參數(shù)，如：選擇硬件型號(hào)、通道數(shù)、通道如何布局、光源的點(diǎn)亮方式、采樣率等 

? 配備多腦區(qū)模版，用戶也可根據(jù)需要選擇大腦區(qū)域，支持 Hyperscan 掃描配置及自編通道、地形圖設(shè)置 

? 數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)顯示，支持在線濾波等功能，可以實(shí)時(shí)顯示 2D mapping 圖，Hb與 Hb0 濃度變化曲線 

? 刺激呈現(xiàn)系統(tǒng)（內(nèi)嵌在采集軟件中），與 NIRStar 同步使用，可進(jìn)行刺激呈現(xiàn)和同步 trigger 傳送，對(duì)初學(xué)者來(lái)言設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和研究非常便利 

? 自動(dòng)儀器識(shí)別軟件啟動(dòng)，硬件加密 

? 自動(dòng)增益調(diào)整，使測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍最大化 

? 信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)：包括增益指數(shù)、噪聲值、個(gè)體信號(hào)質(zhì)量等

? 信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)表現(xiàn)形式：信號(hào)燈設(shè)計(jì)，自動(dòng)區(qū)分為綠—黃—紅—白，四種不同信號(hào)質(zhì)量 

3 nirsLAB 

nirsLAB 是加工近紅外神經(jīng)成像數(shù)據(jù)的分析工具包，它為用戶提供了一個(gè)功能豐富的統(tǒng)計(jì)參數(shù)制圖環(huán)境，能夠滿足大部分的神經(jīng)成像研究。不論你的研究是兒童被試還是成人被試或者在運(yùn)動(dòng)情境下或超掃描環(huán)境都可以使用 nirsLAB 輕松地對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，并探索相應(yīng)的神經(jīng)反應(yīng)特征。nirsLAB 可以對(duì)個(gè)人和群體的數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，并以多種圖像模式展示腦活動(dòng)情況。 

圖 8 nirsLAB 主界面 

部分產(chǎn)品功能： 

? 具有完善的 NIRS 數(shù)據(jù)處理功能∶事件和數(shù)據(jù)編輯、偽跡移除\校正、探針解剖位置編輯、動(dòng)態(tài)顯示血氧狀態(tài)、GLM 為基礎(chǔ)的 SPM 等功能 

? 設(shè)置光源/探測(cè)器布局;可以依照國(guó)際 10-20 系統(tǒng)布局，支持?jǐn)?shù)字定位系統(tǒng)（Polhemus Patriot），支持圖形化顯示光源/探測(cè)器布局、支持 2D、大腦表面顯示方式 

? 事件和數(shù)據(jù)編輯功能∶圖形化事件編輯功能，支持多實(shí)驗(yàn)條件（conditions）查看，偽跡校正、刪除功能，完善的數(shù)據(jù)濾波功能（支持低通、帶通等） 

? 數(shù)據(jù)查看和激活腦區(qū)功能成像（mapping）∶支持時(shí)間序列顯示原始數(shù)據(jù)和處理后的數(shù)據(jù)，支持 Block average 蒙太奇視圖，支持 2D、頭皮、大腦皮質(zhì)、玻璃視圖等顯示 HB 狀態(tài) 

? NIRS-SPM 功能∶多條件的 GLM 系數(shù)估計(jì)，T-test、F-test 數(shù)據(jù)分析，組內(nèi)（Level1）和組間 （Level2）統(tǒng)計(jì)分析，解剖參數(shù)映射 

4 NIRSite 

如何去創(chuàng)建屬于自己的蒙太奇模板，nirx 提供了一個(gè)小巧且使用的軟件，nirsite 軟件，該軟件可以通過(guò)查看 help 按鈕獲得幫助，通過(guò)系統(tǒng)提供的 ICBM152 頭模，可以簡(jiǎn)單的進(jìn)行設(shè)備光源、探測(cè)器、通道等相關(guān)信息，并且提供了多模態(tài)模板的設(shè)置和短距離通道的設(shè)備，更加的方便和實(shí)用。 

NIRSite 程序旨在提供一種用戶友好的方式來(lái)指定 NIRS 源和探測(cè)器的排列，也稱(chēng)為蒙太奇，可與 NIRStar 和 Aurora fNIRS 一起使用。NIRSite 使用 MNI 頭部模型，來(lái)源于 MRI 掃描，允許你手動(dòng)將光源和探測(cè)器放置在頭皮上，提供 EEG地標(biāo)作為指導(dǎo)或者導(dǎo)入光學(xué)節(jié)點(diǎn)的數(shù)字化坐標(biāo)。新的 NIRSite 還具有不同的嬰兒頭部模型和自動(dòng)創(chuàng)建短距離通道的功能。 

為了能夠使用 nirsLAB 中實(shí)現(xiàn)的新的 ICBM-152 MNI 頭部模型，有必要使用用 NIRSite 創(chuàng)建的蒙太奇。 

圖 9 NIRSite 操作界面 

部分產(chǎn)品功能： 

? 輕松添加短距離通道 

? 手動(dòng)操作測(cè)量通道 

? 重命名源和檢測(cè)器標(biāo)簽 

? 在二維視圖中創(chuàng)建蒙太奇 

? 自動(dòng)導(dǎo)出到 NIRStar 和 Aurora

? 蒙太奇文件夾 

5 Turbo-Stari 

Turbo-Satori 是一款用戶友好的實(shí)時(shí)分析軟件，用于分析功能性近紅外光譜（fNIRS）數(shù)據(jù)。它是由 Brain Innovation 開(kāi)發(fā)的，專(zhuān)門(mén)用于 NIRx fNIRS 儀器。Turbo-Satori 與 NIRSport、NIRSport 2 和 NIRScout 設(shè)備兼容，既可用于實(shí)驗(yàn)室，也可用于開(kāi)放環(huán)境（移動(dòng)研究）。它與 NIRStar 或 Aurora fNIRS 集成，不需要任何額外的硬件。 

Turbo-Satori 是一款先進(jìn)的 fNIRS 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析軟件。它允許快速、以結(jié)果為導(dǎo)向的高質(zhì)量 fNIRS 研究。 Turbo-Satori 由 Brain Innovation 開(kāi)發(fā)，專(zhuān)門(mén)用于 NIRx fNIRS 儀器。 Turbo-Satori 針對(duì)用戶友好的實(shí)時(shí) fNIRS 腦機(jī)接口 (BCI) 和神經(jīng)反饋研究進(jìn)行了優(yōu)化，無(wú)需任何額外硬件即可與 NIRStar 或 Aurora fNIRS 采集軟件集成。

圖 10 Tubro-Stari 操作界面 

6. NAVI 

NAVI (Near-infrared Analysis, Visualization and Imaging) 是功能性 NIRS 數(shù)據(jù) 的分析軟件，可進(jìn)行設(shè)備性能檢測(cè)，濾波，圖像生成，特征提取，可視化，統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，文件和數(shù)據(jù)庫(kù)管理。NAVI 以 MATALAB 為基礎(chǔ)，在靈活的文件管理系統(tǒng)中提供點(diǎn)擊式的導(dǎo)航和可視化，在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中使用向?qū)б院?jiǎn)化組數(shù)據(jù)加載，批處理，自動(dòng)文件系統(tǒng)創(chuàng)建，參數(shù)設(shè)置記錄等。通過(guò)各種方式可進(jìn)行圖像可視化，使用蒙太奇格式進(jìn)行多種特征信息的疊加。 

通過(guò)優(yōu)化計(jì)算和計(jì)算機(jī)內(nèi)存之間的平衡，并使用快速算法，NAVI 可進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的分析和可視化。另外，NAVI 的圖像轉(zhuǎn)換功能讓其可生成并輸出標(biāo)注數(shù)據(jù)格式供其他軟件使用，如 SPM，Medx，AFNI 和 GiD。 

圖 11 NAVI 軟件界面 

部分產(chǎn)品功能： 

? 可產(chǎn)生 3D 斷層掃描的 fNIR 數(shù)據(jù) 

? 文件管理：加載獲得的結(jié)構(gòu)性圖形后，文件可自動(dòng)與背景數(shù)據(jù)庫(kù)集成，讓查看和分析數(shù)據(jù)更有效 

? 電子底單追蹤：追蹤數(shù)據(jù)產(chǎn)生的所有方面，包括設(shè)備掃描參數(shù)，數(shù)據(jù)濾波編輯和特征提取所選擇的參數(shù) 

? 圖像生成：原始時(shí)間序列的濾波和正常化，及血紅蛋白狀態(tài)（氧合，脫氧， 總血紅蛋白，HbO 飽和）的計(jì)算 

? 數(shù)據(jù)查看：提供探測(cè)器通道和 2D 或 3D 渲染圖像的各種查看方式，編輯和存儲(chǔ) 

? 數(shù)據(jù)分析：提供多種信號(hào)分離和提取能力，如主成分分析，獨(dú)立成分分析， 一般線性模型，Molgedey-Schuster 分析；頻譜分析，如功率譜分析，互譜密度，連貫性，時(shí)間相關(guān)性，小波；事件分析，如坡度，時(shí)間延遲，曲線下面 積等；可產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖 

? 擴(kuò)展功能：該功能為有經(jīng)驗(yàn)的用戶提供更大的靈活性，讓其可以根據(jù)自己的研究需要設(shè)置和測(cè)試顱骨光纖的排列