A new theory for characterizing hemodynamics in human brain based on near infrared spectroscopy

基于近红外光谱表征人脑血流动力学的新理论

• 批准号: 21560425
• 负责人: TANIFUJI Tadatoshi
• 金额: $ 1.33万
• 依托单位: Kitami Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21560425/
• 关键词: FDTD解析; 近赤外分光; 光拡散方程式; ヒト脳機能計測; 脳髄液; fNIRS; FDTD法; 解析時間; 境界条件; 時間領域拡散光トモグラフィ; ヒト脳機能解析; 時間領域光拡散トモグラフィ

Optical pulse propagation analysis in adult heads is described, which is indispensable for diffuse optical tomography determining blood flow and its oxygenation in human brain. Adult heads consist of heterogeneous scattering medium and nonscattering medium. In this new theory, light propagation across the nonscattering region was calculated based on the space invariance of the radiance along a ray path, and FDTD analysis employing new boundary conditions was used to calculate optical propagation in heterogeneous scattering regions. The received light intensity and the mean time of flight dependences on source-detector separation estimated from the time-resolved reflectance of an adult head model are in reasonable agreement with previously reported experimental data and Monte Carlo simulations.

描述了成人头部的光脉冲传播分析，这对于确定人脑血流及其氧合的漫射光学断层扫描是必不可少的。成人头部由异质散射介质和非散射介质组成。在这个新理论中，基于沿光线路径的辐射亮度的空间不变性来计算跨非散射区域的光传播，并使用采用新边界条件的FDTD分析来计算异质散射区域中的光传播。根据成人头部模型的时间分辨反射率估计的接收光强度和平均飞行时间对源-探测器分离的依赖关系与先前报道的实验数据和蒙特卡罗模拟相当一致。

项目成果

Finite-Difference Time-Domain and Steady-State Analysis with Novel Boundary Conditions of Optical Transport in a Three-Dimensional Scattering Medium Illuminated by an Isotropic Point Source

各向同性点光源照射的三维散射介质中光传输新边界条件的时域有限差分和稳态分析

• 发表时间: 2011
• 影响因子: 1.9
• 作者: T. Tanifuji; S. Tabata; K. Okimatsu;N. Nishio
• 通讯作者: N. Nishio

時間分解測定を用いた散乱体の光学パラメータ推定の検討

考虑使用时间分辨测量来估计散射体的光学参数

• 发表时间: 2009
• 作者: 藤原昇平

FDTD法を用いた3次元散乱体の光伝搬解析

使用FDTD方法进行三维散射体的光传播分析

• 发表时间: 2010
• 作者: 沖松一弥;田畑頌吾;西尾直也;谷藤忠敏
• 通讯作者: 谷藤忠敏

FDTD法を用いた点波源励起3次元散乱体の光伝搬解析精度

FDTD法点源激发三维散射体光传播分析精度

• 发表时间: 2010
• 作者: 田畑頌吾

近赤外光を用いた時間領域測定によるヒト脳光学パラメータ変化検出感度-脳髄液の検出感度への影響-

近红外光时域测量检测人脑光学参数变化的灵敏度 - 对脑脊液检测灵敏度的影响 -

• 作者: 青木伸雄;谷藤忠敏
• 通讯作者: 谷藤忠敏