Hirnspezifität der diffusen optischen Bildgebung: Verbesserungen durch regressives Entfernen oberflächlicher Signale und Tomographie

Die funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) ist ein tragbarer Monitor der zerebralen Hämodynamik mit großem klinischen Potenzial. Allerdings wird beim fNIRS das vaskuläre Signal aus dem Gehirn oft durch vaskuläre Signale, die in der Kopfhaut und der Schädeldecke vorhanden sind, verdeckt. In diesem Papier bewerten wir zwei Methoden zur Verbesserung in vivo-Daten von erwachsenen menschlichen Probanden durch den Einsatz hochdichter diffuser optischer Tomographie (DOT). Zuerst testen wir, ob wir oberflächliche Regressionsmethoden (die mehrere Quellen-Detektor-Paar-Trennungen nutzen) von spärlichen Optode-Arrays auf die Anwendung mit DOT-Bildgebungsarrays erweitern können. Um dieses Ziel zu erreichen, modifizieren wir die Methode, um physiologische Artefakte aus tieferen Probenkanälen mit einem Durchschnitt der flachen Messungen zu entfernen. Zweitens bietet DOT dreidimensionale Bildrekonstruktionen und sollte verschiedene Gewebeschichten explizit trennen. Wir testen, ob die Tiefenschichtung von DOT oberflächliche physiologische Artefakte vollständig entfernen kann. Hier bewerten wir Verbesserungen in der Signalqualität und Reproduzierbarkeit aufgrund dieser Methoden unter Verwendung eines gut charakterisierten visuellen Paradigmas und unseres hochdichten DOT-Systems. Beide Ansätze entfernen Rauschen aus den Daten, was zu saubereren Bildern und konsistenteren hämodynamischen Reaktionen führt. Darüber hinaus wirken die beiden Methoden synergetisch, mit größeren Verbesserungen, wenn die Ansätze zusammen eingesetzt werden.