通過頻域近紅外光譜學評估嬰兒大腦發(fā)育
1.研究背景
在出生后的所有時期中，人生第一年的生長和發(fā)育速度是無與倫比的。然而，隨著快速生長，在面對由于遺傳缺陷、基因表達和環(huán)境暴露引起的疾病時人的脆弱性也在增加。在生命早期發(fā)生的損傷或異?；虮磉_預計會對神經元組織和整體神經元活動產生深遠的影響，因為許多軸突-樹突連接形成與大多數(shù)髓鞘形成都發(fā)生在第一年。盡管人在第一年具有高度脆弱性，但用于評估大腦健康的工具非常少，目前的臨床檢查對此漠不關心也是眾所周知。為了更好地理解正常的發(fā)育軌跡，并在早期區(qū)分異常和正常軌跡，需要一種安全、廉價、便攜的定量、可靠的監(jiān)測區(qū)域大腦發(fā)育的技術。
2.研究方法
2.1 被試
共47名健康嬰兒，年齡分布從早產至12個月大，其中30名為男性，平均胎齡為37.9周。
2.2 實驗材料
使用了定制的商用頻域血氧計(Imagent, ISS Inc.)，帶有32個激光源和4個光電倍增管探測器。激光是快速多路復用(10毫秒)的順序，所以在任何給定的時間只有一個源是打開的，在探測器一側允許軟件分離。光纖端激光器發(fā)出的光功率在5 mm2區(qū)域內為小于1 mW，遠低于ANSI標準限制，可安全測量。
2.3 實驗流程
使用上述設備進行測量。
2.4 數(shù)據(jù)采集和處理
利用多距離頻域方法，從振幅和相位數(shù)據(jù)計算每個波長的吸收和降低散射系數(shù).通過擬合7個波長的吸收系數(shù)，得到了血紅蛋白濃度和氧化情況。腦血容量計算公式如下：
還計算了腦氧代謝率隨年齡的變化。腦氧代謝的變化由以下關系為基礎：
3.實驗結果
圖1展示了從出生至一年的Hbt，CBV與StO2的增長率。圖2顯示了額葉區(qū)域的測量值，與這個年齡范圍和其他年齡范圍線性吻合。
圖1 圖2
4.結論
將測量范圍擴展到大一點的嬰兒，并表明FD-NIRS通過解決區(qū)域特定的HbT、CBV和StO2在生命第一年的變化，提供了區(qū)域大腦發(fā)育的定量測量。盡管HbT、CBV和CMRO2顯著增加，但StO2的變化相對較小，這可能表明，在健康嬰兒中，不同年齡向不同大腦區(qū)域輸送氧氣與局部消耗密切相關。這一結果與大腦皮層不同區(qū)域血容量的增加是平行的，并與發(fā)育過程中神經元代謝需求的增加緊密耦合的假設相一致。
5.文獻名稱及DOI號
Assessment of Infant Brain Development With Frequency-Domain Near-Infrared Spectroscopy
