Measuring human cerebral blood flow and brain function with fiber-based speckle contrast optical spectroscopy system.
Measuring human cerebral blood flow and brain function with fiber-based speckle contrast optical spectroscopy system.
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DOI：
10.1038/s42003-023-05211-4
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发表时间：
2023-08-14
影响因子：
5.9
通讯作者：
Cheng, Xiaojun
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kim, Byungchan;Zilpelwar, Sharvari;Sie, Edbert J.;Marsili, Francesco;Zimmermann, Bernhard;Boas, David A.;Cheng, Xiaojun
脑血流量（CBF）对大脑健康至关重要。散斑对比光谱学（SCOS）是最近发展起来的一种测量脑血流的技术，但尚未证明使用SCOS在大型源检测器分离下测量人脑功能，其对脑血流而不是脑外血流具有相当或更高的灵敏度。我们描述了一种基于光纤的SCOS系统，该系统能够使用CMOS探测器在33 mm源探测器分离处测量人脑激活诱导的CBF变化。该系统采用脉冲策略来提高光子通量，并采用数据处理流水线来提高测量精度。我们发现，SCOS优于目前用于测量CBF的主要光学方式，即漫射相关光谱（DCS），以相似的财务成本实现了超过10倍的信噪比改善。基于纤维的SCOS为认知神经科学和健康科学应用提供了一种功能神经成像的替代方法。基于纤维的散斑对比光谱学通过脑血流变化来测量人脑活动，优于目前的方法。
Cerebral blood flow (CBF) is crucial for brain health. Speckle contrast optical spectroscopy (SCOS) is a technique that has been recently developed to measure CBF, but the use of SCOS to measure human brain function at large source-detector separations with comparable or greater sensitivity to cerebral rather than extracerebral blood flow has not been demonstrated. We describe a fiber-based SCOS system capable of measuring human brain activation induced CBF changes at 33 mm source detector separations using CMOS detectors. The system implements a pulsing strategy to improve the photon flux and uses a data processing pipeline to improve measurement accuracy. We show that SCOS outperforms the current leading optical modality for measuring CBF, i.e. diffuse correlation spectroscopy (DCS), achieving more than 10x SNR improvement at a similar financial cost. Fiber-based SCOS provides an alternative approach to functional neuroimaging for cognitive neuroscience and health science applications. Fiber-based speckle contrast optical spectroscopy measures human brain activation via cerebral blood flow changes, outperforming current methods.
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DOI：
10.1364/josaa.25.002088
发表时间：
2008-08
期刊：
Journal of the Optical Society of America. A, Optics, image science, and vision
影响因子：
--
作者：
Duncan DD;Kirkpatrick SJ
通讯作者：
Kirkpatrick SJ
影响因子：
12.7
作者：
Korte N;Nortley R;Attwell D
通讯作者：
Attwell D
影响因子：
1.6
作者：
Bandyopadhyay, R;Gittings, AS;Durian, DJ
通讯作者：
Durian, DJ
DOI：
10.1364/josaa.14.000192
发表时间：
1997-01-01
影响因子：
1.9
作者：
Boas, DA;Yodh, AG
通讯作者：
Yodh, AG
影响因子：
5.3
作者：
Boas, David A.;Sakadzic, Sava;Carp, Stefan A.
通讯作者：
Carp, Stefan A.