超掃描近紅外設備介紹（二）——軟件

1 Aurora 

Aurora fNIRS 對用戶儀器控制和數據采集采取了一種全新的方法。NIRx 為便攜式 NIRSport 2 近紅外解決方案提供了直觀、靈活和易于使用的軟件。 

Aurora fNIRS 通過 Wi-Fi 或 USB 連接到 NIRSport 2 設備上，只需點擊幾下就可以設置完整的實驗配置。由于采用了自動信號優化算法，Aurora fNIRS 在開始測量前就能確保最佳信號質量。原始數據、HbO 和 HbR 濃度的變化可以通過幾種顯示模式實時顯示。此外，還可立即進行高端的全頭部可視化。記錄的數據可以通過集成的實驗室流層（LSL）協議導出，允許在腦機接口（BCI）和神經反饋范式中進行實時處理。 

圖 6 Aurora 數據采集界面

部分產品功能：

? 可設置數據采集時進行各種參數，如：連接主機、選擇通道如何布局、采樣率等 

? 配備多腦區模版，用戶也可根據需要選擇大腦區域，支持 Hyperscan 掃描配置及自編通道、地形圖設置 

? 數據傳送模式：WIFI 或 mico USB 傳輸 

? 數據可實時顯示，支持在線濾波等功能，可以實時顯示 2D mapping 圖，Hb、Hb0、HbT 濃度變化曲線 

? 支持 wifi 局域網，多設備連接到同一個局域網進行使用 

? 同廠家三維定位分析軟件，更加方便的在近紅外成像或多模態結合測量中探頭光極的定位問題，該軟件與 Aurora 及 NIRSlab 可結合使用 

? 自動儀器識別軟件啟動，硬件加密 

? 自動增益調整，確定每個通道的最佳放大增益，并對你的每個通道的信號質量進行反饋 

? 信號燈（綠黃紅白）直觀表達個體信號質量

2 NIRStar 

NIRStar 旨在作為一個多平臺儀器控制環境，提供最大的靈活性，以支持NIRx 系列的 NIRSport 和 NIRScout 功能成像系統所能探索的許多研究范式。不管是用 NIRSport 進行移動研究，還是用 NIRScout X 進行高密度超掃描測量， NIRStar 提供了豐富的系統控制和實時顯示功能，旨在最大限度地利用 NIRS 提供的研究機會。 

圖 7 NIRStar 數據采集界面 

部分產品功能： 

? 可設置數據采集時進行各種參數，如：選擇硬件型號、通道數、通道如何布局、光源的點亮方式、采樣率等 

? 配備多腦區模版，用戶也可根據需要選擇大腦區域，支持 Hyperscan 掃描配置及自編通道、地形圖設置 

? 數據可實時顯示，支持在線濾波等功能，可以實時顯示 2D mapping 圖，Hb與 Hb0 濃度變化曲線 

? 刺激呈現系統（內嵌在采集軟件中），與 NIRStar 同步使用，可進行刺激呈現和同步 trigger 傳送，對初學者來言設計實驗和研究非常便利 

? 自動儀器識別軟件啟動，硬件加密 

? 自動增益調整，使測量的動態范圍最大化 

? 信號質量檢測指標：包括增益指數、噪聲值、個體信號質量等

? 信號質量檢測表現形式：信號燈設計，自動區分為綠—黃—紅—白，四種不同信號質量 

3 nirsLAB 

nirsLAB 是加工近紅外神經成像數據的分析工具包，它為用戶提供了一個功能豐富的統計參數制圖環境，能夠滿足大部分的神經成像研究。不論你的研究是兒童被試還是成人被試或者在運動情境下或超掃描環境都可以使用 nirsLAB 輕松地對實驗數據進行編輯，并探索相應的神經反應特征。nirsLAB 可以對個人和群體的數據進行定量分析，并以多種圖像模式展示腦活動情況。 

圖 8 nirsLAB 主界面 

部分產品功能： 

? 具有完善的 NIRS 數據處理功能∶事件和數據編輯、偽跡移除\校正、探針解剖位置編輯、動態顯示血氧狀態、GLM 為基礎的 SPM 等功能 

? 設置光源/探測器布局;可以依照國際 10-20 系統布局，支持數字定位系統（Polhemus Patriot），支持圖形化顯示光源/探測器布局、支持 2D、大腦表面顯示方式 

? 事件和數據編輯功能∶圖形化事件編輯功能，支持多實驗條件（conditions）查看，偽跡校正、刪除功能，完善的數據濾波功能（支持低通、帶通等） 

? 數據查看和激活腦區功能成像（mapping）∶支持時間序列顯示原始數據和處理后的數據，支持 Block average 蒙太奇視圖，支持 2D、頭皮、大腦皮質、玻璃視圖等顯示 HB 狀態 

? NIRS-SPM 功能∶多條件的 GLM 系數估計，T-test、F-test 數據分析，組內（Level1）和組間 （Level2）統計分析，解剖參數映射 

4 NIRSite 

如何去創建屬于自己的蒙太奇模板，nirx 提供了一個小巧且使用的軟件，nirsite 軟件，該軟件可以通過查看 help 按鈕獲得幫助，通過系統提供的 ICBM152 頭模，可以簡單的進行設備光源、探測器、通道等相關信息，并且提供了多模態模板的設置和短距離通道的設備，更加的方便和實用。 

NIRSite 程序旨在提供一種用戶友好的方式來指定 NIRS 源和探測器的排列，也稱為蒙太奇，可與 NIRStar 和 Aurora fNIRS 一起使用。NIRSite 使用 MNI 頭部模型，來源于 MRI 掃描，允許你手動將光源和探測器放置在頭皮上，提供 EEG地標作為指導或者導入光學節點的數字化坐標。新的 NIRSite 還具有不同的嬰兒頭部模型和自動創建短距離通道的功能。 

為了能夠使用 nirsLAB 中實現的新的 ICBM-152 MNI 頭部模型，有必要使用用 NIRSite 創建的蒙太奇。 

圖 9 NIRSite 操作界面 

部分產品功能： 

? 輕松添加短距離通道 

? 手動操作測量通道 

? 重命名源和檢測器標簽 

? 在二維視圖中創建蒙太奇 

? 自動導出到 NIRStar 和 Aurora

? 蒙太奇文件夾 

5 Turbo-Stari 

Turbo-Satori 是一款用戶友好的實時分析軟件，用于分析功能性近紅外光譜（fNIRS）數據。它是由 Brain Innovation 開發的，專門用于 NIRx fNIRS 儀器。Turbo-Satori 與 NIRSport、NIRSport 2 和 NIRScout 設備兼容，既可用于實驗室，也可用于開放環境（移動研究）。它與 NIRStar 或 Aurora fNIRS 集成，不需要任何額外的硬件。 

Turbo-Satori 是一款先進的 fNIRS 數據實時分析軟件。它允許快速、以結果為導向的高質量 fNIRS 研究。 Turbo-Satori 由 Brain Innovation 開發，專門用于 NIRx fNIRS 儀器。 Turbo-Satori 針對用戶友好的實時 fNIRS 腦機接口 (BCI) 和神經反饋研究進行了優化，無需任何額外硬件即可與 NIRStar 或 Aurora fNIRS 采集軟件集成。

圖 10 Tubro-Stari 操作界面 

6. NAVI 

NAVI (Near-infrared Analysis, Visualization and Imaging) 是功能性 NIRS 數據 的分析軟件，可進行設備性能檢測，濾波，圖像生成，特征提取，可視化，統計學分析，文件和數據庫管理。NAVI 以 MATALAB 為基礎，在靈活的文件管理系統中提供點擊式的導航和可視化，在數據處理過程中使用向導以簡化組數據加載，批處理，自動文件系統創建，參數設置記錄等。通過各種方式可進行圖像可視化，使用蒙太奇格式進行多種特征信息的疊加。 

通過優化計算和計算機內存之間的平衡，并使用快速算法，NAVI 可進行大量數據的分析和可視化。另外，NAVI 的圖像轉換功能讓其可生成并輸出標注數據格式供其他軟件使用，如 SPM，Medx，AFNI 和 GiD。 

圖 11 NAVI 軟件界面 

部分產品功能： 

? 可產生 3D 斷層掃描的 fNIR 數據 

? 文件管理：加載獲得的結構性圖形后，文件可自動與背景數據庫集成，讓查看和分析數據更有效 

? 電子底單追蹤：追蹤數據產生的所有方面，包括設備掃描參數，數據濾波編輯和特征提取所選擇的參數 

? 圖像生成：原始時間序列的濾波和正常化，及血紅蛋白狀態（氧合，脫氧， 總血紅蛋白，HbO 飽和）的計算 

? 數據查看：提供探測器通道和 2D 或 3D 渲染圖像的各種查看方式，編輯和存儲 

? 數據分析：提供多種信號分離和提取能力，如主成分分析，獨立成分分析， 一般線性模型，Molgedey-Schuster 分析；頻譜分析，如功率譜分析，互譜密度，連貫性，時間相關性，小波；事件分析，如坡度，時間延遲，曲線下面 積等；可產生統計參數圖 

? 擴展功能：該功能為有經驗的用戶提供更大的靈活性，讓其可以根據自己的研究需要設置和測試顱骨光纖的排列