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Fig. III.5.2-2 Eight measurement points (channels, Ch) over the frontal lobe. S: source; D: detector. 5.3 Test of a 8-channel time-resolved imager (Politecnico, Milan, Italy) The key limitation of NIRS-CW is the coupling resolution (200 ms) and a fast image reconstruc- between the absorption and the scattering coeffi- tion/data analysis. The instrument was used for cient causing the lack of quantitative assessment. monitoring spatial changes in calf oxygen satura- The simultaneous estimation of both absorption tion (SO2) during dynamic plantar flexion exercise and scattering can be achieved by NIRS-time (Torricelli et al. 2004). The same system was uti- resolved (NIRS-TR) systems, which deliver ultra- lized to investigate the bilateral PFC oxygenation short laser pulses into tissue and record the time responses to a letter-fluency task (Quaresima et al. distribution of diffusive photons. In the past, for 2005). The cross-subject mean values of PFC SO2 both technological and financial constraints, were 68.8 ± 3.2% (right) and 71.0 ± 3.6% (left), NIRS-TR systems have grown on a complex labo- and of thb were 69.6 ± 9.6 μ M (right) and 69.5 ± ratory scale, yet, in recent times, they have 9.9 μ M (left). The typical cortical activation evolved towards compact and portable instru- response to the cognitive task was observed at ments. Up to now, such systems have not been each measurement point. O2Hb is the most sensi- commercially available either on the market or at tive indicator of increases in cerebral blood flow the research and laboratory stage. (neurovascular coupling) and the direction of the In collaboration with Politecnico of Milan changes in HHb is determined by the oxygenation (Italy), a compact eight-channel NIRS-TR system and volume of the venous blood. was developed for the non-invasive measurement The same system was used to monitor the optical of tissue oxygen saturation and total hemoglobin response following a motor task (finger opposition, volume (thb). The system has a high temporal 3 Hz) (Contini et al. 2006). The Fig. III.5.3-1 (left 85
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