近紅外腦功能成像技術(Functional near-infrared spectroscopy,fNIRS) 是一種新型的無創神經影像技術。其原理是利用特定波長的近紅外光穿透顱骨，探測大腦皮層血液中的主要成分氧合血紅蛋白(HbO)和脫氧血紅蛋白(HbR)的濃度變化，從而實現檢測和判斷大腦活動狀態的目的。

fNIRS技術因其場景適應性強，運動偽影影響較小，適用人群無禁忌，操作簡易快速，同時具備較好的空間分辨率與時間分辨率等優勢，目前被廣泛的應用于心理學、體育運動、認知神經科學等領域的研究。

在醫學領域也被用于評估大腦在執行運動任務、感覺任務、作業執行任務、認知任務時的大腦皮質活動狀態和功能水平，為不同疾病的早期預防、診斷和評估提供客觀的影像學證據。其任務范式設計通常基于特定的研究目的和實驗條件，例如語言流暢性任務(VFT)、N-back任務、Go/No-go任務、Stroop任務、Oddball任務、運動任務、靜息態等。

本文介紹Stroop經典范式在fNIRS研究中的應用。

Stroop范式介紹

當有一個新的刺激出現時，如果它的特征和原先的刺激相似或符合一致，便會加速人們的認知；反之，若新的刺激特征與原先的刺激不相同，則會干擾人們的認知，使人們的所需的反應時間變長。

例如，將一個顏色的名稱（例如“紅色”、“綠色”、“藍色”、“橘色”）以不是這個名稱本身意義的顏色顯示時（“紅色”兩字以用綠色呈現，而非紅色），相比于顏色和文字意義一致時，顏色和文字不相匹配的情況需要花較長的時間來辨識文字的顏色，辨識結果也更容易出錯。

顏色和文字意義一致

顏色和文字意義不一致

這種任務的典型結果是色詞干擾條件下的反應時間比一般條件下的反應時間長，這兩種條件的反應時間差異就是Stroop效應。

Stroop范式應用方向和臨床研究

1.評估穩定期精神分裂癥患者的反應抑制能力；

2.研究情緒障礙，如抑郁癥和焦慮癥，可以研究患者對于情緒信息的加工和反應，了解情緒障礙對認知功能的影響；

3.評估患者的認知功能（注意力、執行功能和反應抑制能力）下降程度，如神經退行性疾病帕金森病(PD)和阿爾茨海默病(AD)；

4.兒童發展障礙方面，如注意力缺陷多動障礙(ADHD)和自閉癥譜系障礙(ASD)。

Stroop范式舉例應用

研究目的：使用fNIRS評估不同類型的抑制與ADHD癥狀的關聯[1]。

圖1 A.試驗流程安排 ；B.三個實驗條件：顏色詞一致/不相關； 顏色

實驗設計：block設計，受試者必須將Stroop單詞的含義與橫向呈現的彩色條相匹配，并按下相應的按鍵。Stroop任務中包括3個實驗條件（圖1B），再加一個反應停止任務。單個trial時間3.5s（圖1A)。26個通道覆蓋額葉和顳頂葉區域（圖2）。

圖2 左為通道覆蓋范圍，右為ROI的通道組成

研究結果：在Stroop匹配/停止信號任務期間，評估背外側前額葉皮層(DLPFC)、額下回(IFG)和顳頂區(TP)的氧合血紅蛋白(HbO)濃度（表1）。這項研究揭示了不同類型的抑制涉及獨特的額葉和顳頂活動。

表1三個對子平均每個ROI中的beta值

總結

Stroop范式在心理學和神經科學領域具有廣泛的應用價值，可以用于評估和研究多種心理疾病和障礙。

依瑞德集團作為一家專注于醫療設備研發和生產的創新型企業，一直致力于為患者提供更優質、更先進的醫療解決方案。
依瑞德集團近紅外腦功能成像系統內置多種方案，通過不同的任務任務范式獲取腦血氧變化信號，提取腦激活、腦網絡連接等有效的度量參數，可作為不同腦功能障礙疾病輔助診斷和評價的生物學指標,對于疾病的輔助診斷與療效評估、療效預測具有重要的臨床價值。
此外，結合信號分析方法可提供與治療相關的大腦皮質激活、腦網絡連接變化信息，在病情程度評估、指導治療以及療效評價方面具有重要價值。
2019年，依瑞德集團研發的fNIRS（BS系列），取得fNIRS產品中國制造的第一張NMPA注冊證，打破國外技術壟斷，填補了中國臨床市場空白，其部分關鍵性能指標已超過國際先進水平。
2020年，依瑞德集團與華中科技大學合作，成立高等教育物理診療聯合實驗室，致力于fNIRS、TMS、EEG、tDCS等腦檢測與神經調控技術的聯合開發、聯合應用以及人才聯合培養。
近紅外腦功能成像系統的研發和應用，是依瑞德集團在腦科學領域的一次重要突破。該系統的成功研發和推廣，將為精神康復、神經康復、兒童康復等領域提供更加精準、可靠的診斷和治療手段。
2023年依瑞德fNIRS產品成功入選湖北省創新產品應用示范推薦目錄，這是對依瑞德集團在科技創新和產品研發方面的肯定和鼓勵。我們將繼續秉承“科技創新、服務社會”的宗旨，讓先進技術賦予生命更多價值，不斷加強科技創新和產品研發能力，為醫療事業的發展和人類的健康做出更大的貢獻。