利用近红外线进行脑组织的无损检测，通过对检测区域氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白含量的检测来定量分析大脑的功能和活动状态，是一种对大脑进行快速诊断、准确治疗和实时监控的新方法。 本文通过对HbO2(含氧血红蛋白)和Hb(脱氧血红蛋白)在600～1300波段对近红外光的特殊吸收作用特性的深入研究，提出并研制了基于近红外高频调制—低频滤波技术的脑近红外双波检测系统。本方案利用双近红外激光二极管作为光源，通过多模光导纤维对特定光强的激光进行高频调制并传导，并且通过双输入单输出耦合对组织交替垂直投射一定强度的近红外光，在特定位置出接收并解调脑红外信号。在本文中，首先研究了近红外光强度与脑组织相互作用的基本理论，并根据该理论确定了脑检测的安全光功率范围，同时对影响脑组织光学检测的光通路中各种影响成分和容易引起检测误差的相关因素进行分析。其次，研究了脑特殊组织中光传播规律，建立了脑组织中HbO2，Hb，BV(血容)等的变化与光密度信号变化之间关系的数理模型，同时给出了SaO2(血氧饱和度)的解算公式。第三，根据系统传感器设计的需要，虚拟仿真了脑多层组织光传播规律，并根据光传播空间分布参数确定传感器的结构参数，优化传感器的设计结构，并在此基础上设计了脑近红外探测装置和基于I/O输入输出控制的光源驱动和信号处理为一体的硬件系统。最后，在硬件设计上，开发了检测系统应用软件，对检测的操作、检测的过程和检测的结果进行管理。 近红外脑机能无损检测技术的研究还处在实验室阶段，但是相关关键技术解决后不但能有效地监控脑血氧水平，而且作为一种安全、无损的脑检测、监控仪器在临床上具有重要的理论意义和推广价值。