主要观点总结
本文介绍了以赵湖斌为代表的科研团队，利用近红外光谱和DOT技术，研发出可穿戴智能医学成像与传感技术，以应用于大脑健康、神经及心血管疾病、脑机接口(BCI)/人机交互(HRI)、康复、个性化健康监测等领域。文章详细阐述了赵湖斌的学术经历、研究转换方向以及团队研发的新型可穿戴DOT设备的工作原理、技术特点和未来规划。该设备可用于实时监测大脑健康状态，具有广泛的应用前景，如康复市场、脑疾病诊断和精神疾病市场等。
关键观点总结
关键观点1: 赵湖斌的学术经历和研究转换方向
赵湖斌从喀什到伦敦的学术旅程，以及从光遗传学的研究转向近红外光谱的研究。
关键观点2: 近红外光谱检测脑部信息的工作原理
通过光的穿透性，利用血红蛋白的指标推测大脑的血氧情况，从而了解大脑的健康状态。
关键观点3: 传统近红外光谱技术的局限性及解决方案
传统近红外光谱技术探测深度有限，赵湖斌团队通过采用DOT技术，实现了三维成像，提高了检测精度和实用性。
关键观点4: 新型可穿戴DOT设备的研发和应用前景
设备采用模块化设计，可应用于实时监测大脑健康状态，具有广泛的应用前景，如康复市场、脑疾病诊断和精神疾病市场等。
关键观点5: 设备的临床试验和商业化规划
赵湖斌团队正在准备临床试验，并计划将设备应用于社区医院、养老院等场合，简化交互流程，开发不同产品线以满足不同科室的需求。
正文
我当时的博导是一个光遗传学的研究者，我的研究方向是脑机接口，做医疗和芯片的结合。当时跟着导师，我有幸参与了世界上第一款主动型侵入式光遗传学神经调控芯片的研发工作。
AI科技评论：后来为什么从光遗传学的研究转换成近红外线光成像的研究？
赵湖斌：
基于光遗传学的侵入式脑机接口有两个问题。一方面，光敏蛋白导入到神经元要通过一个载体，这个载体的本质其实是个病毒，相当于要把一个病毒导入到大脑里头。虽然是失活病毒，但还是有潜在风险，会涉及到风险控制问题，还有大量伦理道德的审核。另一方面，侵入式脑机接口的落地周期很漫长，我希望在中短期的时间里做真正有实际价值、对社会有影响力的研究。所以后来就换到非侵入式的功能性近红外光谱的研究上去。
2021年10月，我在伦敦大学学院的医学科学学院任助理教授，研究方向是智能医疗技术，独立建组之后，也是一直在做近红外光谱成像的课题。
AI科技评论：能否科普一下，用近红外光谱检测脑部信息，具体的工作原理是什么？
赵湖斌：
从研究上来说，光的穿透性比电更好，信号纯洁度高，抗干扰能力强，可发挥的空间更大。大脑的组织相对于红外光和近红外光比较透明，所以近红外光有能力穿过大脑皮层再反射回来。大脑组织里主要的吸收元素是血红蛋白，穿进去的光大部分都可以被其所吸收，血红蛋白的数量会在光进去和反射回来这个过程中展现出不同的效果，所以我们可以通过光强来测量变化，从而推测出血红蛋白在特定领域的一个聚集和活跃程度。
血红蛋白的指标，跟大脑的血氧情况联系紧密，所以能够根据这些指标，推测出实时的大脑血氧分布情况，从而了解到大脑现在的健康状态。
比如说脑梗和脑溢血，这两种潜在的卒中病症，血氧状态变化会很快，时间窗口很短，用我们的设备进行实时检测，会有很好的效果。自闭症、抑郁症等疾病，可以用我们的设备进行长期的跟踪检测。
可穿戴式DOT设备
AI科技评论：我知道传统近红外光谱技术其实只有3厘米的探测深度，能有实用场景吗？
赵湖滨：
是可以有很多应用场景的。但问题是3厘米看似已经不短了，但在实际应用中，光线传导路径，大多数时候在大脑中并不是一条直线，更像一个香蕉的形状。传统近红外光谱由于技术的局限性，3厘米的传导距离是固定的，在路径弯曲弧度相似的情况下，所有传导路径基本一致，可能实际深度只有1.5厘米到2厘米。同时不管设备大小，所有设备得到的深度信息都是固定的。传统的功能性近红外光谱技术，固定的成像距离与深度，只能得到二维信息，无法有效实现三维成像。
AI科技评论：二维信息没有实用价值？
赵湖斌
：实用价值会相对比较局限，要想做更全面的大脑检测，要想办法采集到更深的三维信息。
AI科技评论：你们是怎么解决这个问题的？
赵湖斌
：我们采用了DOT这个方法（解决了这个问题）。DOT是近红外光谱的一个高阶模态，这个技术从成熟到应用还不到10年。
它跟传统的近红外光谱区别在于信息深度上的体现。通过电子设计、机械结构设计、人体工程学设计、终端信号处理、后端数据分析等技术，DOT可以改变两点之间的相交性，把传统的传导路径从3厘米变为1厘米至6厘米的一个变化区间。基于DOT可变的相交性，我们可以真正意义上实现三维成像，类似于做成一个“可穿戴的功能性磁共振”。
可穿戴式DOT系统
AI科技评论：这样就可以进入到产品阶段了？
赵湖斌
：离好的产品还有很长的距离，当时的问题太多了。
从工程角度上看，特别是从电子储存的角度看，DOT和传统近红外光谱采用的都是光纤架构。第一，光纤体积不小，人的头骨上可容纳的光纤数量有限，测量点的数量也有限，导致分辨率不够，从而影响到最后的成像效果。第二，光纤的重量和体积会限制DOT技术的真正潜质，一个人的头上能戴上五公斤重的光纤吗？第三，从人体工程序结构上来说，前面的光纤会挡掉后面的光纤，导致距离远的光纤无法接收到对方的光。理论上所谓的低成本、便捷性、高质量3D成像，用光纤都没法达到预期。
