利用功能近红外光谱技术(fNIRS)监测颅脑创伤(TBI)模型的大鼠脑组织。在大鼠左头部建立急性局灶性脑挫裂伤模型，以功能近红外光谱技术监测并记录颅脑创伤后大鼠脑部组织的优化散射系数，并利用核磁共振影像学、干湿比重法、有创颅内压(ICP)监测技术监测大鼠颅脑创伤后脑水肿和ICP的变化。实验结果显示创伤后脑部组织的优化散射系数、干湿比重法测量的脑水含量(BWC)和创ICP监测仪测量的ICP，三者在颅脑创伤后随时间的变化规律一致，大鼠脑组织的优化散射系数与BWC和ICP均存在正相关，且对颅脑创伤后脑组织的变化更为敏感。这说明优化散射系数是颅脑创伤监测的良好指标参数。

采用近红外光谱技术实现颅脑损伤的无损监测过程中,存在着检测深度不明确的问题.利用Monte Carlo模拟光子在生物组织中的传输过程，建立有效检测深度模型，对光纤探头在大鼠创伤性脑水肿模型中的有效检测深度规律进行了研究.采用不依赖于模板的阈值分割和窄带水平集分割方法，将大鼠头部MRI图像分为头皮、头骨、脑脊液、灰质和白质五部分，建立真实的大鼠脑组织三维模型，使Monte Carlo仿真结果更加准确.改进复杂组织光场分布仿真的tMCimg软件，使其能够实时记录光子在组织中的位置和光子被检测器接收时的能量，从而计算出探头在组织中的有效检测深度.分析了不同光源和检测器的中心距、光源芯径对有效检测深度的影响，结果表明光在大鼠脑组织中的有效检测深度小于或者等于光源和检测器中心距的一半，并随光源芯径的增大逐渐增大.建立大鼠脑水肿模型，验证了仿真结果的正确性.研究结果对于无创脑水肿模型的光纤探头的设计和脑水肿区域的判定有着重要的意义.

采用一套专门设计的由微创光纤探头组成的光纤光谱仪生物组织光学参数测试系统, 对颅脑创伤的大鼠创伤侧和对照侧进行近红外光谱检测及脑水含量(brain water content: BWC) 测定。 通过采用Feeney's 自由落体撞击法建立大鼠急性局灶性脑挫裂伤模型, 以近红外光谱技术和干湿比重法监测伤后脑水肿的变化。 实验发现： 伤后1 h, 伤侧脑组织已发生水肿, 伤后24～72 h, 伤侧脑水肿达高峰, 随后逐渐下降； 用脱水剂后, 脑水肿情况逐渐好转, 随着药物失效, 水肿又一次发生。 生物组织优化散射系数(Reduced Scattering Coefficient: μ′s)与BWC的变化规律一致, 有很好的线性相关性, 能够较好的反映脑组织水肿程度以及药物脱水效果。 证实近红外光谱技术用于颅脑创伤实时监测的可行性, 为颅脑创伤的研究提出了一种新技术。

通过近红外光谱技术对创伤性脑水肿治疗效果进行了评估。首先采用Feeney’s 自由落体撞击法建立SD大鼠创伤性脑水肿模型。然后利用两种不同剂量的甘露醇进行脱水治疗,同时应用自制的近红外(near infrared spectroscopy: NIRs)微创探头对脑组织进行在体实时监测,作为对比同时采用干湿比重法测量各监测时间点的脑水含量。最后根据近红外光谱技术实时监测的数据分析给药前后脑组织皮质优化散射系数(Reduced Scattering Coefficient: μ′s)的变化规律,并结合脑水含量的变化情况,评估了不同剂量的甘露醇治疗创伤性脑水肿的疗效。根据实验结果得到结论:大脑皮层局部优化散射系数可以作为甘露醇疗效的实时评估参考指标参数,并且这种方法可以在体实时监测而不需处死动物,为将来颅脑损伤的实时疗效评估提出了一种方法。