专利名称：一种led光生物安全性检测方法
技术领域：
本发明属于照明工程领域，具体涉及光源的安全性检测方法，特别涉及LED光源的安全性检测方法，尤其是LED光的生物安全性检测方法。
背景技术：
随着能源危机的迫近以及节能环保、低碳意识的提高，新型LED (light emittingdiodes，发光二极管)照明光源的全球市场前景愈发光明。LED照明作为节能环保战略性新兴产业，正逐渐受到国家和各级地方政府的高度重视。随着技术的进步与发展，LED照明产业必将成为绿色节能产业新的增长点，在市场利益趋势与法律法规刺激下，全球LED产业规模呈快速增长之势。LED光源具有使用电源电压低、节能高效、适用范围广、稳定性强、响应时间短、寿 命长、无污染等特点，未来必将取代白炽灯、荧光灯等人造光源，成为城市的主要照明光源。然而在LED产业快速增长，应用场合不断增加的同时，LED光源对于视网膜可能带来危害及对生物日常生活可能带来的影响成为了一个越来越受人们关注的问题。在光辐射波段中，紫外线辐射和蓝光辐射对人体的危害尤为明显。LED作为一种新兴光源因为近年来的迅速发展，芯片的功率及外量子效率均大大提高，紫外和蓝光波段的短波LED芯片被广泛应用，多芯片集成及二次光学设计技术发展，使得LED的危害性更加显著。光生物安全性是指光源光辐射对人体的危害性，例如紫外辐射可以引起皮肤癌、白内障等，强光可以灼烧皮肤、视网膜等。过去，由于科学技术的不发达，人们受到的主要是日光辐射，而由于大气的保护作用，光辐射引起的危害相对较小。而现今科学技术飞速发展，越来越多的人工光源被生产制造出来，这些人工光源虽然改善了人们的生活，但是它们也将人们暴露在更大的光辐射危害中。另外，近年来LED产业的飞速发展，高亮度、大功率的LED不断涌现，过去的LED出射光不会对人体造成危害的时代一去不复返了，人们不得不开始关注LED产品的光生物安全性。还有激光产品在光通信、显示、指示等各个领域的使用也加大了人们受到光辐射危害的可能性。因此，尽快使人们意识到光生物安全性的重要性已经迫在眉睫。按照被测光源类型的不同，光生物安全性的测试与评价分为相干光源和非相干光源的光生物安全性测试与评价，对此，国家照明委员会和国际电工委员会都出版了相关的标准，但是在某些地方尚存在不足。国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)根据对生物物理数据的评估提供推荐曝光限制，并且出版非相干光源和激光束的光生物安全方面的指导方针和声明。国际照明委员会(CIE)出版了 CIE S 009/E:2002标准，对灯与灯系统的光生物安全性做出了规定。CIE极少出版标准，CIE S 009/E:2002是CIE出版的仅有的几个标准之一，该标准的重要性可见一斑，IEC于2002年全部引用。CIE S 009/E: 2002对光辐射造成皮肤和眼睛的光化学危害、眼睛的近紫外危害、视网膜蓝光光化学危害、视网膜无晶状体光化学危害、视网膜热危害和皮肤热危害等危害的曝辐限值做出了规定，这些曝辐限值是根据ICNIPR的响应指导方针得到的。同时，这个标准还提供了参考测试条件，并为评估和控制来自非相干的宽波段光源的光辐射所产生的光生物危害提供了一个安全等级的分类规则。IEC提供制造业标准，包括处理光辐射安全性问题的标准，如激光产品的光安全标准IEC-60825，又由于IEC与产业联系更加紧密，它的标准往往比CIE等其他组织的标准推广更多。欧美等发达国家对光生物安全性的要求更是走在世界前列，如今所有销往欧洲的激光和LED产品都必须按照EN-60825经过严格测试评价。而进入美国的激光产品要严格符合美国食品与药品管理局FDA下属的设备仪器与放射健康中心(⑶RH)制定的21CFR1040. 10和1040. 11的要求。除此之外，美国有些州还有自己的规章，如佛罗里达的管理法规(FAC)。展望国际对于LED标准制定的现状，现有的IEC与CIE制定的标准是各国制订自己标准是主要参考的标准。它们主要是针对单体LED的测试，项目包括发光强度、光强分布和辐射强度等，并由此计算光通量。
在日本，日本照明学会、日本照明委员会、日本照明器具工业会，以及日本电球工业会在2004年年底共同制定完成并发布实施了一套用于照明LED的测试方法的标准，采用由测光标准光源校正过的白光LED数值作为标准依据，测量照明用白光LED及其模块，测定 CIE平均光度、全光束的光量值、相关色温、配光特性等。并且规范了用于照明上的一些基本参数，如定义了 LED芯片与模块的结构，色温，光谱，LED的寿命、输入电流、输入电压、消耗电能等，并确认测量应该在光输出稳定后才会进行测量。北美照明工程学会(IESNA)目前也完成了照明LED产品的多种参数的测试方法标准，包括光参数、电参数和寿命等。美国Energy Star已经将照明用LED列入其认可范围，并于2006年底出台了相关产品要求和测试方法草案。目前我国针对照明行业已经出台了 20多项标准和技术规范，我国标准的制定主要是参考了 IEC标准。目前发布实施的主要是照明LED产品器件测试方法标准；功率型LED的空白详细规范和LED芯片规范三个标准，包括名词和文字符号、总规范、分规范、空白详细规范、测试方法、额定值和特性、机械和环境适应性以及具体产品详细规范。但是，LED性能十分复杂，产品类型丰富多样，新技术层出不穷，这些标准和规范远远不能满足照明LED产品发展的需要，所以国内很多机构仍在开展照明用LED的检测标准研究，但由于力量分散、大部分机构的测试经验不足，所以制定测试方法标准时考虑比较片面，且造成许多重复性的浪费工作。对于光生物安全性的研究，发达国家尤其是欧洲处于绝对的领先地位，我国对这方面的研究尚处于起步阶段，与国际存在较大差距。可是，我国是当今世界制造业加工中心，而且加入WT0，为了在国际竞争中获得主动就必须缩小这一差距。

发明内容
为了更好地对LED光的生物安全性进行检测，本发明提供了一种新型的LED光生物安全性检测方法。目前现有技术中主要通过对视网膜的损害程度的检测来作为衡量LED光生物安全性的方法，本发明创造的发明人另辟新径，引入了功能磁共振成像技术，通过功能核磁共振对大脑功能的分析来作为评价LED光生物安全性的方法。功能磁共振成像(functionalmagnetic resonance imaging, fMRI)是近十余年来在常规磁共振成像基础上迅速发展起来的一种新的成像技术。理论上讲，以反映器官功能状态为成像目的的磁共振成像技术都应称之为功能磁共振成像。fMRI标志着磁共振诊断从单一形态学研究到形态与功能相结合的系统研究。目前已较为普遍使用的功能磁共振成像技术有灌注加权磁共振成像(PWI)、弥散加权磁共振成像(DWI)、磁共振波谱和波谱成像技术(MRS)以及血氧水平依赖磁共振成像技术(BOLD-fMRI)。血氧水平依赖的功能磁共振成像(BOLD-fMRI)是20世纪90年代以来脑功能研究领域中发展最为迅速的一种无创性活体功能检测技术，已经成为研究人脑高级活动的重要手段。其时间和空间分辨率均优于PET，是目前最有效、应用最普遍的脑功能成像技术。使用BOLD- fMRI成像技术可以更直观的观察被试受刺激时相关功能脑区的激活情况。目前尚无利用fMRI技术开展对LED光生物安全性的研究。功能磁共振成像(fMRI)是在体研究机体的代谢变化的唯一无创性检查方法。由于目前仍不清楚LED光是否对人体有害，为了不对视网膜造成器质性伤害，人眼不宜长时间暴露LED光环境下。人眼接受不同光源刺激时，脑部血流变化导致的BOLD-MR信号变化先于视网膜在其它各种检查手段下得到的变化。故利用fMRI评价LED光生物安全具有可行性。fMRI评价LED光生物安全具有很大的技术难度。发明人经过不断的摸索探讨，最·终确定了一种通过fMRI评价LED光生物安全的方法。第一步，通过建立光环境，将不同光源引入MR检查室，确保所有光源及连接线均具有磁场兼容性，不影响MR信号采集。在建立光环境时，由于LED光谱的特殊性，既要考虑到LED作为光源的方面，又要考虑是否符合激光安全的方面，此外还要考虑生物安全作用，只有将三者全部考虑进去，对使用者来说才是最安全的，是我们制定安全标准的目的所在，也是我们建立光环境的重要依据。国际上有关LED安全性的标准有CIE S 009 / E :2002和IEC 60825。现今的白光LED主要通过三种方式获得一是利用蓝光LED芯片激发荧光粉射出白光；二是利用紫外线激发荧光粉射出白光；三是利用RGB三色芯片混合发白光。其中较常见的是利用蓝光芯片激发荧光粉的白光LED产品。本发明将采用RGB三色芯片混合发光的方法建立照明光环境。RGB三色芯片混合发光的方法如下这种方法将LED的红、绿、蓝三种芯片组合在一起，通过电流让它们发出红、绿、蓝三种基色光，然后混合成全彩色的可见光。这种方法得到的白光有良好的显色性能、较宽的色温范围，所用的材料和LED芯片也能方便获取。这种方法经常在三个LED芯片中加入一个控制电流IC (集成电路)芯片。一方面可控制供给LED的各个芯片的恒定电流，防止因LED工作电流变化引起光的主波长偏移而变色，继而使白光的色温也发生变化。另一方面，可以控制通过三个RGB LED芯片的电流大小，从而使三个芯片的发光强度相应发生变化，实现三基色光混合比例随之发生变化，这样就可以产生多种变换的色彩。由于我们采用的核磁共振仪所含磁体为永久磁体，所以采用的材料全为非磁性材料，必须让灯具不影响核磁共振仪的使用。同时，也不能让强磁场影响到光源的切换。为此，我们经过研究通过如下技术方案解决一方面，利用美德医疗有限公司的视觉刺激设备，该设备是由美德医疗有限公司开发，专用于磁共振室的刺激试验，整套设备不受磁共振仪的磁场影响。设备将LED的光线集中于被试头部上方的固定支架的反光镜中，再反射到被试眼睛；然后使用专门的无线遥控设备在磁共振室外部控制灯具亮度的开关。该灯具内含多种光源，可根据需要自由切换，从而仅仅使射出的光线有所变化，而光的出射位置不会有任何改变。另一方面，我们将采用西门子公司为磁共振室的特制白炽灯泡作为对照组光源，同时采取直流电源供电，减少光源对磁共振运作的干扰。第二步，LED光刺激系统装置设计。所述的刺激系统由如下四部分组成第一部分，视觉系统将LED光线传送到磁共振扫描仪内，使受检者接受到视觉刺激。第二部分，同步系统由磁共振扫描射频信号来驱动刺激呈现。第三部分，刺激任务/图像后处理工作站控制刺激画面或声音的输出及其时间；处理磁共振在大脑区域激活时所采集的影像，以产生脑激活区图像并与解剖图像融合。第四部分，软件部分(1)系统控制软件可由远程控制软件实现在操作室直接遥控屏蔽室内硬件系统。(2)刺激控制软件(E-prime):控制刺激光线的输出及其时间的任务设计。(3)脑功能影像后处理软件(SPM8):处理功能磁共振试验所采集的图像数据，以产生脑激活图并与解剖影像融合。第三步，选择测试人员，选用合适光源，并利用BOLD序列扫描获取脑部的MRI图。选用的光源如下(I)空白对照黑暗环境；(2)标准光源钨丝白炽灯，照度400流明；(3)实验光源(新型光源):各种光谱段LED灯，包括LED激发荧光粉的白色LED灯，照度与传统钨丝灯一致为400流明。利用BOLD序列扫描获取以下条件下脑部的MRI图①黑暗环境与钨丝白炽灯光环境反复切换时；②黑暗环境与LED灯光环境反复切换时钨丝白炽灯光环境与LED灯光环境反复切换时。 第四步，数据收集采用磁共振仪Siemens 3. O-Tesla完成fMRI扫描,对每个受试者先扫描定位像后进行T2WI扫描排除颅内病变，再行3D-T1WI扫描解剖图，EPI-BOLD信号采集用来获得BOLD-fMRI信号。第五步，数据处理如下4步骤用来进行fMRI数据处理1)受试者头动校正；2)时间校正；3)脑功能图像和结构图像的融合；4)融合的结构学数据与MINI标准脑的正态分布分析；以上4步骤采用SPM软件完成。第六步，数据分析与数学建模fMRI分析将脑分为18层，每层厚度为7. 6毫米。每层由64 X 64个小格子的矩阵构成，因此定义全脑有64 X 64 X 18=73728个小格子构成。建立数学模型，将人脑MRI图像分割成73728个体素并获取各个体素的信号值，然后数字化，计算脑部各体素信号值的均数。针对脑部控制情绪记忆的主要脑叶、神经核团重点分析，重点关注边缘系统(包括杏仁核、下丘脑、海马、海马旁回等)、脑干核团(红核、黑质)及额叶的信号变化进行单独的分析。该重点区域的体素信号点为824个。根据第三步检测获得的数据，计算光源切换前后各体素信号值变化，计算前后变化率。本发明将变化率定义如下(1)如果刺激前的体素信号值大于刺激后的体素信号值，刺激前的体素信号值/刺激后的体素信号值=变化率；(2)如果刺激前的体素信号值小于刺激后的体素信号值，刺激后的体素信号值/刺激前的体素信号=变化率。分析各脑区在400流明钨丝灯条件下的变化率为基准值，其他光环境下的信号变化率与钨丝灯的基准值进行比较。本发明将变化率设定为以下几个等级I级<25%
II级25% 50%
III级50% 75%
IV级75% 100%
V级:>100%。全脑信号(73728个体素总和)与重点区域信号(824个体素总和)的变化比率进行平均，本发明定义全脑信号比率+重点区域信号比率/2 = LED光生物安全阈值比率。按照上述公式计算获得的LED光生物安全阈值比率，对应如下的评判
I级〈25%，认为安全 II级25% 50%，认为相对安全
III级50% 75%，认为有安全风险
IV级75% 100%，认为有较大安全风险
V级>100%，认为将进行系统安全风险评估。由于LED光的安全性不可预测，故LED光环境下的脑部信号与传统钨丝光源照明环境下脑部信号间的变化率应控制在一定范围内。若新型光源信号变化率超过传统钨丝照明50%级别，不管有益无益，均可能对人类存在安全隐患。若脑部某个或数个核团的BOLD-fMRI信号在特定光谱谱段产生恒定的变化，若大于75%则意义较大，应作为LED生物安全的客观依据。计算接受不同光源前后信号变化率，按照73728个体素点进行加权；由于每个体素点的变化率一定大于或等于1，因此，如果受试者不受任何刺激，加权变化率应大于或等于 73728。无创脑电图(128通道)获取不同光环境下受试者脑电频率分布图，将各导联脑电的频率和振幅数字化，并计算变化率，与磁共振检查结果做相关性分析，具体方法为在400流明钨丝灯照射下采集128道脑电图的标准脑电图信号，采集频率为(0-2000HZ);将信号进行傅立叶变换，计算主要频率的分布范围的振幅。按照fMRI分析的变化率大于100%的脑区进行相关分析，提取数字化信息，结合BOLD-fMRI的实验结果，提供辅助的生物安全数据。本发明创造性地讲MRS技术引入LED光生物安全性检测具有重要意义。本发明与现有技术相比，具有如下突出的优势
(I)使用BOLD- fMRI成像技术可以更直观的观察被试受刺激时相关功能脑区的激活情况，目前尚无利用fMRI技术开展对LED光生物安全性的研究，本发明开创了这一先河；
(2 )功能磁共振成像(fMRI)是在体研究机体的代谢变化的唯一无创性检查方法。由于目前仍不清楚LED光是否对人体有害，为了不对视网膜造成器质性伤害，人眼不宜长时间暴露LED光环境下。人眼接受不同光源刺激时，脑部血流变化导致的BOLD-MR信号变化先于视网膜在其它各种检查手段下得到的变化。故利用fMRI评价LED光生物安全具有可行性；
(3)本发明通过LED光刺激与fMRI的协同软件设计，将人们日常生活中接触的光场再现到实验人员的视网膜，又能保证光源和核磁共振设备不相互干扰，取得了预料不到的技术效果；(4)功能磁共振成像(fMRI)技术引入到LED光生物安全性检测中，通过分析被试者相关功能脑区生化代谢与刺激之间的相关性，能够从代谢水平探讨被试与所受刺激之间的生理学基础，这一研究思路是别具匠心的。
具体实施例方式以下通过具体实施例进一步描述本发明，但本发明不仅仅限于以下实施例。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进或调整本发明的步骤方法即可实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动，对于本领域技术人员来说，是显而易见的，它们都被视为包括在本发明范围内。实施例I 一种LED光生物安全性检测方法
一、前期准备准备光源，支架，计算机以及相关软件。 光源
我们将三个红、绿、蓝芯片和一个IC芯片封装在一个半球形的灯罩组件内，灯罩半径为18厘米。IC芯片控制三个芯片的工作电流大小，三种基色光强随电流大小变化，使发出的混合光颜色随之变换。光源的芯片可以替换，从而改变LED灯的参数。灯罩材料为非磁性物质的铝，LED的变压器用电线与灯连接，变压器与灯之间的电线超过5米，从而使变压器可放置于磁共振室外，防止变压器被磁共振磁场吸引，同时避免变压器影响磁共振室的内部磁场。作为空白组的白炽灯与直流电变流器相连，白炽灯与LED灯罩共同连接在灯架上。直流电变流器与白炽灯之间的电线超过15米，从而使变流器置于磁共振室外。灯架
灯架材料为塑料，由四个部件组成(四边形基座与长塑料棒做成的支柱，以及灯具附着箱、支撑零件)。材料全为塑料(有的支撑零件为木料)，灯箱由五面的塑料板围成，前部的塑料板上开有两个大小不一的洞，后部无板。长塑料棒从灯箱中部穿过，一端与基座相连，长塑料棒上开有小孔。支撑零件为十字形，两个支撑零件插入灯箱上下两面塑料板下方的塑料棒小孔，支撑附着箱。为了模拟日常照明条件，进而建立模拟光环境，我们设计的光源中RGB组分配比可以根据需要更换芯片进行相关更改，从而根据需求得到最优配光方案。经过试验我们采用蓝光(450-470nm)、绿光(495_540nm)、黄光(570-585)、红光^20_680nm)组合，这样可以得到较高的显色指数。软件部分
(O系统控制软件可由远程控制软件实现在操作室直接遥控屏蔽室内硬件系统；
(2)刺激控制软件(E-prime):控制刺激光线的输出及其时间的任务设计；(3)脑功能影像后处理软件(SPM8):处理功能磁共振试验所采集的图像数据，以产生脑激活图并与解剖
影像融合。二、将光源与磁共振结合
将光源带入磁共振室，安装到支架上，调节高度，使光源中心与磁共振舱口中心平行。光环境与核磁共振的偶合
由于我们采用的核磁共振仪所含磁体为永久磁体，所以采用的材料全为非磁性材料，必须让灯具不影响核磁共振仪的使用。同时，也不能让强磁场影响到光源的切换。如何既能将人们日常生活中接触的光场再现到实验人员的视网膜，又能保证光源和核磁共振设备不相互干扰，是一个非常有挑战的课题。我们的技术方案是一方面利用我们独立开发的视觉刺激设备，该设备可专用于磁共振室的刺激试验，整套设备不受磁共振仪的磁场影响。设备将LED的光线集中于被试头部上方的固定支架的反光镜中，再反射到被试眼睛；然后使用专门的无线遥控设备在磁共振室外部控制灯具亮度的开关。该灯具内含多种光源，可根据需要自由切换，从而仅仅使射出的光线有所变化，而光的出射位置不会有任何改变。另一方面，我们将采用西门子公司为磁共振室的特制以直流电驱动的白炽灯泡作为对照组光源，同时采取直流电源供电，减少光源对磁共振运作的干扰。三、使用系统控制软件，将光源开关与无线设备连接。四、检测被试者大脑活动情况和脑电波情况。让被试者躺在磁共振仪中，利用刺激控制软件，按照设计的既定程序序列，使光源·按照白炽灯(15分钟)一高显LED白光(15分钟)一低显LED白光(15分钟)的顺序自动切换，同时让磁共振仪测试被试者大脑活动情况，同时利用磁共振仪附带的脑电测试仪测试被试者的脑电波情况。刺激系统由如下四部分组成第一部分，视觉系统将LED光线传送到磁共振扫描仪内，使受检者接受到视觉刺激。第二部分，同步系统由磁共振扫描射频信号来驱动刺激呈现。第三部分，刺激任务/图像后处理工作站控制刺激画面或声音的输出及其时间；处理磁共振在大脑区域激活时所采集的影像，以产生脑激活区图像并与解剖图像融合。第四部分，软件部分(1)系统控制软件可由远程控制软件实现在操作室直接遥控屏蔽室内硬件系统；(2)刺激控制软件(E-prime):控制刺激光线的输出及其时间的任务设计。(3)脑功能影像后处理软件(SPM8):处理功能磁共振试验所采集的图像数据，以产生脑激活图并与解剖影像融合。解剖定位像扫描及功能像扫描
fMRI扫描由Siemens 3. O-Tesla磁共振仪完成，对每个受试者先扫描定位像后进行T2WI扫描排除颅内病变，再行3D-T1WI扫描解剖图，EPI-BOLD信号采集用来获得BOLD-fMRI 信号。采用回波平面成像(Echo Planar Imaging, EPI)技术，EPI作为一种多层成像技术时可在保持高分辨率的前提下得到覆盖全脑的图像。T2WI参数重复时间(TR)=3000ms ；回应时间(IE) =50 ms，回转角度(FA)=90 ;NEX=I有效摄影视野(FOV) =24cmX24cm ;矩阵64cmX64cm ;层数=22 ;层厚=5ram ;层间距=lmm。全部扫描时间为390s,共得到原始图像130幅，其中前12s数据丢弃，目的是使磁场达到均匀。脑电图与核磁共振的偶合
被试头部佩戴能在高场强MRI室中使用的“EasyCap”电极帽(10-20系统加上FC1、FC2、CPI、CP2、FC5、FC6、CP5、CP6、TP9、IPIO导联)，参考电极设置于Fz和Cz之间，环状电极由Ag/AgCl材料制作，每个电极的阻抗为5 kft，头皮阻抗低于lOkll，另外在左侧眼眶下缘放置电极记录垂直眼电，在左胸部的胸骨旁放置电极记录心电；采集脑电信号的放大器(采样率为5000Hz、时间常数为10s，分辨率为16位，动态范围16. 38 mV)放置在MRI检查床的头端，通过光纤电缆，同步将采集到的数据输送至MRI扫描室外的笔记本电脑。运用Brain-Vision Analyser I. 05版对EEG数据进行离线分析,运用平均伪迹相减的方法,去除由于均匀和梯度磁场产生的电磁伪迹，运用去除眼电和心电伪迹、数字滤波和基线校正等步骤对EEG数据进行处理和分析，记录癫痫波产生的时间，并将其换算成fMRI扫描的时间点。五、基于大规模矩阵计算统计学筛查LED光刺激后的差异性显示
用脑功能影像后处理软件处理图像，应用数学公式将不同的LED灯与大脑活动情况结合。并据白炽灯的数据为基准评价不同LED灯的优劣。核磁共振数据处理
图像数据通过SPM8软件转化格式，然后进行图像对齐、头动矫正、标准化及高斯平滑等空间预处理后建立模型并做估计，接着采用t检验做统计分析，激活范围阈值设定为10个像素(P〈0. 01)。并通过REST软件查看激活脑区的解剖位置。并用SPM8软件分析相关脑区的激活水平和阈值。另外，根据EEG提供的产生光刺激的时间点作为信号输入即刺激的时间曲线，与血流动力学方程进行卷积计算得到刺激的理想反应曲线，最后计算功能像数据体与该时间曲线的响应关系。数据的统计分析
用SPSS软件做统计分析，对相关功能脑区的激活水平强度和阈值做比较分析。并进一步采用重复测量方差统计分析脑区的激活水平，LED光强度，脑电图。做出不同的光刺激对相关脑区的激活水平的数学模型，为检验标准的建立提供科学依据。通过该平台中的的视觉刺激设备，应用该平台除了能够检测LED的光生物安全性，还可以用于检测3D显示的舒适程度、安全性，为3D显示的安全标准制定提供客观的大脑刺激数据。
权利要求
1.一种LED光生物安全性检测方法，其特征在于，它通过功能磁共振成像对大脑功能的分析来作为评价LED光生物安全性。
2.如权利要求I所述的一种LED光生物安全性检测方法，其特征在于，它包含如下步骤 第一步，通过建立光环境，将不同光源引入MR检查室，确保所有光源及连接线均具有磁场兼容性，不影响MR信号采集； 第二步，LED光刺激系统装置设计 刺激系统由如下四部分组成 (1)视觉系统将LED光线传送到磁共振扫描仪内，使受检者接受到视觉刺激；(2)同步系统由磁共振扫描射频信号来驱动刺激呈现；(3)刺激任务/图像后处理工作站控制刺激画面或声音的输出及其时间，处理磁共振在大脑区域激活时所采集的影像，以产生脑激活区图像并与解剖图像融合； (4)软件部分①系统控制软件可由远程控制软件实现在操作室直接遥控屏蔽室内硬件系统； ②刺激控制软件控制刺激光线的输出及其时间的任务设计；③脑功能影像后处理软件处理功能磁共振试验所采集的图像数据，以产生脑激活图并与解剖影像融合； 第三步，选择测试人员，选用合适光源，并利用BOLD序列扫描获取脑部的MRI图， 选用的光源如下 空白对照黑暗环境； 标准光源钨丝白炽灯，照度400流明； 实验光源(新型光源)各种光谱段LED灯，包括LED激发荧光粉的白色LED灯，照度与传统钨丝灯一致为400流明； 利用BOLD序列扫描获取以下条件下脑部的MRI图 ①黑暗环境与钨丝白炽灯光环境反复切换时； ②黑暗环境与LED灯光环境反复切换时； ③钨丝白炽灯光环境与LED灯光环境反复切换时； 第四步，数据收集 fMRI扫描由Siemens 3. O-Tesla磁共振仪完成，对每个受试者先扫描定位像后进行T2WI扫描排除颅内病变，再行3D-TIWI扫描解剖图，EPI -BOLD信号采集用来获得BOLD-fMRI 信号； 第五步，数据处理如下4步骤用来进行fMRI数据处理 (O受试者头动校正， (2)时间校正， (3 )脑功能图像和结构图像的融合， (4)融合的结构学数据与MINI标准脑的正态分布分析， 以上4步骤采用SPM软件完成； 第六步，数据分析与数学建模 fMRI分析将脑分为18层，每层厚度为7.6毫米，每层由64X64个小格子的矩阵构成，因此定义全脑有64X64X18=73728个小格子构成，建立数学模型，将人脑MRI图像分割成73728个体素并获取各个体素的信号值，然后数字化，计算脑部各体素信号值的均数； 根据第三步检测获得的数据,计算光源切换前后各体素信号值变化,计算前后变化率，本发明将变化率定义如下(1)如果刺激前的体素信号值大于刺激后的体素信号值，刺激前的体素信号值/刺激后的体素信号值=变化率；(2)如果刺激前的体素信号值小于刺激后的体素信号值，刺激后的体素信号值/刺激前的体素信号=变化率； 分析各脑区在400流明钨丝灯条件下的变化率为基准值，其他光环境下的信号变化率与钨丝灯的基准值进行比较； 全脑信号与重点区域信号的变化比率进行平均，本发明定义全脑信号比率+重点区域信号比率/2 = LED光生物安全阈值比率，本发明将变化率设定为以下几个等级 I级〈25%，认为安全 II级25% 50%，认为相对安全 III级50% 75%，认为有安全风险 IV级75% 100%，认为有较大安全风险 V级>100%，认为将进行系统安全风险评估。
3.如权利要求2所述的一种LED光生物安全性检测方法，其特征在于，所述的第一步的光环境采用RGB三色芯片混合发光的方法建立，RGB三色芯片混合发光的方法如下这种方法将LED的红、绿、蓝三种芯片组合在一起加入一个控制电流IC(集成电路)芯片，通过电流让它们发出红、绿、蓝三种基色光，然后混合成全彩色的可见光。
全文摘要
本发明公开了一种LED光的生物安全性检测方法，属于照明工程领域，具体涉及光源的安全性检测方法，特别涉及LED光源的安全性检测方法。为了更好地对LED光的生物安全性进行检测，本发明提供了一种新型的LED光生物安全性检测方法，目前现有技术中主要通过对视网膜的损害程度的检测来作为衡量LED光生物安全性的方法，本发明创造的发明人另辟新径，引入了功能磁共振成像技术，通过功能磁共振成像对大脑功能的分析来作为评价LED光生物安全性的方法，检测方法客观，并且属于无创性检查方法，人眼接受不同光源刺激时，脑部血流变化导致的BOLD-fMRI信号变化先于视网膜在各种检查手段下得到的变化。故利用fMRI评价LED光生物安全具有可行性。
文档编号A61B5/00GK102885613SQ20111020232
公开日2013年1月23日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者顾怀宇, 周烨, 王钢, 罗滔, 吴昊 申请人:中山大学, 广州市熠芯节能服务有限公司