一鍵復(fù)制
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超聲成像技術(shù)論文篇一
人類與謊言的斗爭已經(jīng)持續(xù)了幾千年。20世紀初，現(xiàn)代測謊儀的開發(fā)和應(yīng)用使得測謊技術(shù)有了科學(xué)的依據(jù)，并在犯罪調(diào)查、安全審查和人事測評等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，且取得了顯著成效。然而，由于傳統(tǒng)測謊儀存在著種種缺陷，無法達到理想的檢測水平，這就促使人們對測謊技術(shù)有了新的需求。目前，運用最新科學(xué)儀器和綜合多學(xué)科理論進行測謊的研究和實踐正在逐步深入，比如腦電測謊、功能磁共振成像測謊等。隨著測謊技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，測試問題范式也處于不斷改進之中，傳統(tǒng)的比較問題測試和犯罪知識測試雖有一定的科學(xué)理論支撐，但生態(tài)性不足，研究者們正在尋求一些新的測試范式來彌補這一缺陷。
此外，測謊領(lǐng)域的理論研究也是心理學(xué)、生理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、刑事偵查學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域關(guān)注的問題。目前，傳統(tǒng)測謊儀的測謊理論已經(jīng)相當成熟，但對于新的測謊技術(shù)所依據(jù)的心理生理機制的研究還很不深入、充分，這將妨礙測謊學(xué)的發(fā)展和測謊技術(shù)的進一步推廣應(yīng)用。
在國內(nèi)，極少有采用神經(jīng)科學(xué)的方法來研究說謊機理并用于測謊的科研單位，因此，我國的測謊理論和實證研究文獻很少，尤其是神經(jīng)影像學(xué)測謊方面尚屬空白領(lǐng)域。本文回顧了生理多導(dǎo)儀、腦成像技術(shù)等多種測謊手段的發(fā)展歷程，重點論述了腦成像技術(shù)測謊研究的現(xiàn)狀和前景。此外，本文對傳統(tǒng)的測謊問題范式進行了簡單討論，并介紹了幾個新穎的測試范式，指出有效的測試范式需要找到外部效度和測試控制程度的平衡點。最后，本文總結(jié)當前研究并構(gòu)建了社交情境下說謊行為的心理生理學(xué)模型。
整個模型將說謊涉及的多種心理生理過程分為認知、情緒和外周生理反應(yīng)三大模塊，有助于進一步揭示說謊行為在不同維度上的內(nèi)在機制，并為測謊工作提供更加可靠、全面的檢測指標。
測謊技術(shù)早期測謊技術(shù)測謊技術(shù)最早可以追溯到原始社會，那時的人們基于對神靈的膜拜創(chuàng)設(shè)了如“火刑”、“油刑”、“沸水刑”等酷刑來幫助識別謊言。隨著社會的進步及人類認識能力的提高，人們發(fā)現(xiàn)可以通過“察言觀色”,即分析個體在說話時表情和聲音的變化，來判斷對方是否在說謊。因為個體在說謊時情緒經(jīng)常處于應(yīng)激狀態(tài)，進而出現(xiàn)相應(yīng)的生理反應(yīng)變化。但這種觀察甄別的技術(shù)需要經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，且其結(jié)果不可避免地帶有主觀性，尤其某些細微的生理反應(yīng)不易通過肉眼識別，這些因素直接影響測謊結(jié)果的可靠性。基于機體的生理反應(yīng)并能作出靈敏記錄和鑒別的電子儀器的出現(xiàn)，為測謊提供了相對客觀的指標。
第一臺實用的測謊儀是larson于1921年發(fā)明的，它能連續(xù)記錄受測者的血壓和呼吸兩個參數(shù)。1945年，reid設(shè)計了能同時記錄血壓、脈搏、呼吸、皮膚電和肌肉活動五項指標的“reid多譜描記儀”,大大提高了測謊的準確性。
現(xiàn)代測謊技術(shù)所使用的生理多導(dǎo)儀，也是在此基礎(chǔ)上發(fā)展并設(shè)計的。生理多導(dǎo)儀的出現(xiàn)為人們提供了科學(xué)的測謊技術(shù)，并在犯罪調(diào)查、安全審查和人事測評等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。此外，有研究發(fā)現(xiàn)說謊時情緒的變化會導(dǎo)致說謊者臉部溫度分布發(fā)生改變，基于該原理，近年來興起一項近紅外成像測試技術(shù)，該技術(shù)可以實時、隱蔽、遠距離地觀測嫌疑人。
無論是生理多導(dǎo)儀還是近紅外成像，它們在原理上都是檢測機體情緒變化相關(guān)的外周生理反應(yīng)，未能直接涉及說謊行為特有的認知過程。而生理反應(yīng)往往可歸因于多種心理過程，如激動、生氣等情緒的變化也可能引起個體類似的生理反應(yīng)。因此，這些技術(shù)無法避免存在誤判的可能。
腦成像測謊技術(shù)個體在說謊時需要進行一系列獨特的認知加工活動，而大腦是所有認知活動的中樞，揭示說謊過程中大腦的活動模式，能夠為我們提供更加豐富可靠的信息以幫助測謊。事件相關(guān)電位（event-relatedpotential,erp）、正電子發(fā)射斷層成像（positronemissiontomography,pet）、功能磁共振成像（functionalmagneticresonanceimaging,fmri）等腦成像技術(shù)在測謊領(lǐng)域的研究和應(yīng)用，揭示了說謊行為所涉及的心理與生理過程之間的聯(lián)系及其內(nèi)在機制，還為與說謊相關(guān)的神經(jīng)疾病的診療提供了非常有價值的信息。
erp是從自發(fā)電位（spontaneouspotential）中提取的大腦的高級功能電位。erp技術(shù)測謊通常以p300成分為測試指標。研究發(fā)現(xiàn)，p300的波幅與受測者的注意程度和刺激的信息量成正比。
由于犯罪相關(guān)刺激對于真正的罪犯包含更多信息，具有更大意義，因此會引起高波幅的p300電位。該結(jié)果已被廣泛研究和驗證。然而，不同研究得到的鑒別率差別相當大，一般認為主要原因在于該技術(shù)要求受測者對犯罪細節(jié)記憶清晰。在實際應(yīng)用中，由于個體差異、時間推移等因素的影響，受測者往往無法保證記憶強度。此外，腦電技術(shù)在空間分辨率上受到限制，無法精確定位說謊行為涉及的認知過程相關(guān)的腦區(qū)。pet和fmri技術(shù)在這方面相對具備較大的優(yōu)勢。
在過去的幾十年中，pet和fmri是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域最重要的腦成像技術(shù)，大量研究應(yīng)用這兩種方法，成功揭示了各種認知過程的大腦活動模式。
腦功能成像實驗中，常用氟同位素（18f）標記的fdg-pet技術(shù)來檢測任務(wù)過程中局部腦血流的變化。由于被標記物具有放射性，該技術(shù)不適于大量應(yīng)用。fmri是一種無損的腦功能探測技術(shù)，它通過測量磁場信號的改變來度量由神經(jīng)細胞活動所引發(fā)的腦區(qū)中脫氧血紅蛋白濃度的改變。spence等人最先開展了fmri測謊研究，他們以聽覺和視覺兩種方式向受測者呈現(xiàn)日常生活事件相關(guān)問題，要求受測者通過按鍵做說謊和誠實回答各一遍。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)無論以何種方式呈現(xiàn)刺激，說謊條件下的反應(yīng)時間都顯著長于誠實條件，與行為反應(yīng)抑制相關(guān)的腹外側(cè)前額葉的活動在說謊時也顯著加強，表明說謊過程中需要抑制誠實做答這一優(yōu)勢反應(yīng)，因而延長了反應(yīng)時間。
此后，基于fmri技術(shù)測謊的研究報道逐年遞增，關(guān)注點從說謊類型、個體鑒別、反測謊到病理學(xué)等各異。
這些研究發(fā)現(xiàn)說謊情況下的激活腦區(qū)有共同之處，主要包括前額皮層、前扣帶回、杏仁核與尾狀核等皮質(zhì)下區(qū)域及某些默認網(wǎng)絡(luò)腦區(qū)。由此可見，說謊的神經(jīng)機制不僅涉及與情緒和外周生理反應(yīng)相關(guān)的皮質(zhì)下腦區(qū)，更需要負責高級認知功能的前額區(qū)域的參與。而前扣帶回聯(lián)結(jié)著前額與皮質(zhì)下腦區(qū)，可能起到對來自這兩個區(qū)域的認知與情緒信息進行整合加工的作用。默認網(wǎng)絡(luò)腦區(qū)則與相關(guān)記憶信息的提取、心理框架的整合等過程有關(guān)。fmri技術(shù)測謊研究幫助揭示了說謊的認知神經(jīng)機制，可為測謊技術(shù)的應(yīng)用和改進提供更本質(zhì)、更豐富的信息，同時也為臨床病理學(xué)提供了診療依據(jù)。當然，目前關(guān)于fmri技術(shù)測謊，還存在許多需要進一步探討和解決的問題，包括抗反測謊能力、腦活動模式的特異性及個體鑒別等。值得注意的是，雖然腦成像技術(shù)能夠反應(yīng)某種認知活動下的腦激活模式，但成像結(jié)果卻并不能作為個體執(zhí)行了某種認知過程的直接證據(jù)。因此，各種腦成像測謊研究通過精確定位說謊相關(guān)腦區(qū)，在一定程度上揭示了說謊行為實施過程中發(fā)生的認知心理活動，但其結(jié)果的有效性還需要進一步研究證實。
測謊實驗范式傳統(tǒng)測試范式隨著測謊技術(shù)的迅速發(fā)展，測謊研究所采用的測試問題范式也處于不斷改進之中。比較問題測試（comparisonquestiontest,cqt）是生理多導(dǎo)儀測謊中應(yīng)用最廣泛的提問范式，腦成像技術(shù)的測謊應(yīng)用及其心理生理學(xué)基礎(chǔ)綜述/minireview它主要通過比較與不同類型問題相應(yīng)的生理反應(yīng)來判斷受測者是否說謊。目前，對該范式最大的爭議在于能夠引起所有受測者關(guān)注的準繩問題沒有客觀、統(tǒng)一的選取標準。
犯罪知識測試（guiltyknowledgetest,gkt）是由lykken提出的一種新的測試范式，它通過檢測受測者是否具有與犯罪信息相關(guān)的記憶痕跡判斷該受測者是否可疑。目前，腦成像技術(shù)測謊的實驗室研究多采用gkt范式，如：erp測謊技術(shù)基于此范式檢測記憶成分；fmri測謊研究則在傳統(tǒng)gkt范式的基礎(chǔ)上加入了一個與犯罪相關(guān)選項相同比例的靶選項，受試者需要否認相關(guān)選項（即說謊反應(yīng)）而對靶選項進行確認（即誠實反應(yīng)），對其它選項則全部如實回答，通過比較說謊反應(yīng)和誠實反應(yīng)的差異得出說謊行為特有的神經(jīng)生理學(xué)基礎(chǔ)。
學(xué)術(shù)界對于gkt范式的研究興趣極大，但對關(guān)鍵犯罪信息嚴格保密的需求影響了該范式的普及，因此，目前僅在日本有較廣泛的實際應(yīng)用。
新型測試范式近幾年，研究人員借鑒神經(jīng)經(jīng)濟學(xué)領(lǐng)域的研究范式，創(chuàng)造了更加真實、更加自由的測試情境，使實驗設(shè)計更接近于真實說謊場景。greene和paxton設(shè)計了一個猜測硬幣朝向的實驗任務(wù)來研究欺騙反應(yīng)的神經(jīng)機制。在硬幣朝向揭示前，受測者必須做出預(yù)測。朝向揭示后，一種情況下，受測者可以選擇更改預(yù)測結(jié)果從而得到更高的正確率以騙取更多獎勵，如此就形成了欺騙的機會和動機；另一種情況下，受測者必須保持之前的預(yù)測結(jié)果不變。
baumgartner等人則采用了需要二人互動的信任實驗來研究違背承諾這種欺騙行為的神經(jīng)機制。受測者首先需作出承諾，然后期待對方的反應(yīng)，最終決定是否遵守最初的承諾，所有的承諾和決策都由受測者自主決定，而實驗中的所有決策將影響雙方最終得到多少報酬。
上述測試范式不同于早期測謊實驗，受測者在測試過程中可以自主選擇是否說謊以及何時說謊。并且，測試中加入了更加真實的社交互動情節(jié)，每一次決策都將影響雙方的利益，因此，受測者在說謊時會有相對更高的情緒體驗和動機水平。然而，由于受測者可以自由決定說謊行為的產(chǎn)生，就難以對其發(fā)生頻率進行控制。未來的測謊范式需要尋求外部效度和控制力的平衡，以獲得最佳的測試效果。目前，這類范式可以有效地幫助實驗室探索說謊的心理和生理機制，但能否提取基本的測試模式并推廣到實際應(yīng)用中還需要進一步研究。
測謊的理論模型傳統(tǒng)測謊儀的測謊理論已較為成熟，戴維斯的“恐懼后果說”在測謊領(lǐng)域一直占據(jù)著統(tǒng)治地位?！翱謶趾蠊f”認為受測者對于謊言被揭穿的擔心、恐懼和緊張情緒激活了交感神經(jīng)系統(tǒng)，進而導(dǎo)致生理反應(yīng)發(fā)生變化。
認知是情緒的基礎(chǔ)，說謊不僅與情緒有關(guān)，更與個體的認知心理過程緊密相連。目前，在說謊的認知層面比較公認的是犯罪情景記憶過程。此外，進化心理學(xué)認為說謊的心理機制是心理理論（theoryofmind）和道義推理（deonticreasoning），即個體在說謊的過程中需要解讀對方的所思所想，并理解各種社會規(guī)范或規(guī)則，才能合理、有效地說謊。與之類似，sip等人強調(diào)了社會化因素對于研究說謊機制的必要性，指出說謊行為涉及信息管理、風險管理、名譽管理和印象管理四個認知加工過程，但未包含情緒和生理反應(yīng)。mohamed等人提出了較完善的說謊模型，從受測者接受測謊程序的角度描繪了整個流程中受測者的心理和生理反應(yīng)，以及相應(yīng)的神經(jīng)基礎(chǔ)，但該模型在認知層面上的分析略顯單薄。
隨著腦成像科學(xué)逐漸在測謊領(lǐng)域中嶄露頭角，研究結(jié)果為相應(yīng)的測謊理論的建立和完善提供了更多依據(jù)。本文通過總結(jié)目前測謊領(lǐng)域的理論和實證研究，對理論模型進行了改進，構(gòu)建了基于社交情境的說謊行為的心理生理學(xué)模型。該模型將說謊涉及的多種心理生理過程分為認知、情緒和外周生理反應(yīng)三大模塊（見圖1）。
下面將結(jié)合各種測謊技術(shù)及相關(guān)研究對各部分進行深入探討。
說謊行為的心理生理學(xué)模型箭頭指示各種心理生理過程的發(fā)生和作用方向情景記憶再現(xiàn)心理理論風險決策抑制真實反應(yīng)執(zhí)行說謊反應(yīng)認知模塊執(zhí)行功能沖突和反應(yīng)監(jiān)測情緒反應(yīng)與調(diào)節(jié)外周生理反應(yīng)說謊的認知模塊情景記憶再現(xiàn)說謊模型中的認知模塊包含諸多高級的心理過程，它們在不同的神經(jīng)科學(xué)實證研究中得到了支持。
首先，人腦對感知過的外界信息都會存留一定的心理痕跡，尤其是對于能夠造成強烈心理刺激的犯罪情景。當個體面臨相關(guān)話題時，將喚起相關(guān)情景記憶的再現(xiàn)和提取，這些情景表征內(nèi)容通常是該事件的真實情況。例如，以p300為指標的erp測謊技術(shù)和gkt范式都是對說謊相關(guān)事件的記憶痕跡進行檢測。fmri測謊研究發(fā)現(xiàn)默認網(wǎng)絡(luò)，尤其是扣帶回后部和楔前葉的協(xié)同活動，可能反映了受測者對記憶信息進行提取與再現(xiàn)、同時將當前信息整合入已有心理框架的過程。
風險決策認知模塊中的第二階段是風險決策。實際生活中的說謊行為往往伴隨著強大的動機水平，說謊者需要通過多方面的利弊權(quán)衡進行決策，比如評估說謊給自身帶來的利益，以及謊言被揭穿可能引起的后果等。大量研究表明，腹側(cè)紋狀體在獎勵目標導(dǎo)向的行為決策中具有重要作用。baumgartner等人的互動信任實驗研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在決策階段，失信組相對于守信組在前扣帶皮層、杏仁核、腹側(cè)紋狀體表現(xiàn)出更強的激活水平，這表明不誠實的行為伴隨著較強的動機成分，需要評估風險進行決策，進而導(dǎo)致更強的情感喚醒。
執(zhí)行功能個體在作出說謊決定后將進入說謊實施階段。由于對當前事件的真實反應(yīng)往往是自發(fā)的優(yōu)勢反應(yīng)，執(zhí)行說謊行為的過程中需要不斷抑制真實反應(yīng)。這需要時刻對說謊和真實這兩種沖突反應(yīng)進行監(jiān)測，以抑制真實反應(yīng)并設(shè)計合理的謊言，提高可信度。
抑制真實反應(yīng)、沖突和反應(yīng)監(jiān)測、執(zhí)行說謊反應(yīng)這三個成分統(tǒng)歸于執(zhí)行功能的范疇，三者相互影響、交替發(fā)生。前額葉皮層是一個包含眾多子區(qū)域的執(zhí)行控制系統(tǒng)，該腦區(qū)的活動支持說謊過程中執(zhí)行功能這一核心成分。結(jié)構(gòu)成像研究[25]發(fā)現(xiàn)，病理型說謊者（這類人群習慣于無目的性地、毫無邏輯地說謊）的前額葉皮層內(nèi)白質(zhì)體積相對于正常人有顯著的增加，揭示了該腦區(qū)與說謊行為的密切關(guān)系。christ等人的元分析研究結(jié)果也證實了執(zhí)行功能及其相應(yīng)的神經(jīng)基礎(chǔ)---前額葉皮層在說謊過程中的重要地位。
前額葉皮層延伸范圍很廣，其中最可能與說謊有關(guān)的子區(qū)域是腹外側(cè)、背外側(cè)及內(nèi)側(cè)前額葉。腦損傷實驗證實腹外側(cè)前額葉的損傷可導(dǎo)致行為抑制能力的喪失，而pet測謊研究揭示該腦區(qū)在假裝知道和假裝不知道兩種不同的說謊類型下呈現(xiàn)持續(xù)的激活現(xiàn)象，fmri研究也發(fā)現(xiàn)該腦區(qū)在說謊條件下顯示更強的活動，且與說謊頻率相關(guān)。背外側(cè)前額葉與復(fù)雜行為的計劃和執(zhí)行相關(guān)，因此，這一腦區(qū)可能支持著執(zhí)行說謊反應(yīng)這一過程。
經(jīng)顱電刺激是一種通過低強度微量電流刺激大腦，從而引起局部腦區(qū)功能變化的技術(shù)，常用于揭示特定腦區(qū)與相關(guān)心理過程或行為的因果關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，使用該技術(shù)改變背外側(cè)前額葉活動，將有效影響欺騙反應(yīng)的速度和效果。fmri研究也支持背外側(cè)前額葉執(zhí)行說謊反應(yīng)的功能。ito等人使用情緒效價不同的刺激進行比較研究，發(fā)現(xiàn)背外側(cè)前額葉在說謊過程中的活動十分穩(wěn)定，幾乎不受情緒因素的影響。為了有效抑制真實反應(yīng)并參照真實信息編造合理的謊言，還需要時刻對真話和謊話這兩種沖突的反應(yīng)及當前狀況進行監(jiān)測，從而不斷調(diào)整說謊行為。這種監(jiān)測過程涉及多個腦區(qū)的活動，比如，內(nèi)側(cè)和背外側(cè)前額葉都與沖突監(jiān)測、反應(yīng)選擇及工作記憶有關(guān)，其中，前扣帶回皮質(zhì)對于沖突監(jiān)測和調(diào)節(jié)的作用在大量測謊研究中都有較一致的結(jié)果。我們實驗室的fmri測謊研究借鑒langleben等人的卡片測試實驗，初步探討了前扣帶回皮質(zhì)中不同子區(qū)域在說謊過程中的作用，發(fā)現(xiàn)該腦區(qū)前側(cè)是執(zhí)行說謊行為所必需的神經(jīng)基礎(chǔ)，而背側(cè)的活動程度則與說謊行為的個體差異顯著相關(guān)。
心理理論最后，心理理論也是構(gòu)成說謊理論不可缺少的一部分。為了達到成功說謊的目的，說謊者不僅需要具備一定的說謊水平，還需要關(guān)注對方的反應(yīng)，揣摩對方的想法，不斷調(diào)整自身言行。在心理理論研究中，內(nèi)側(cè)前額葉常顯示出顯著激活，尤其當處于競爭的社交情境中時，該腦區(qū)的活動相當強烈。nunez等人對說謊相關(guān)的腦區(qū)與被試的心理變態(tài)人格特征測試得分進行了相關(guān)性研究，發(fā)現(xiàn)內(nèi)側(cè)前額葉在說謊時持續(xù)激活，且激活強度與人格測試中缺乏關(guān)心和計劃性呈顯著正相關(guān)。這一結(jié)果證實了內(nèi)側(cè)前額葉可能與心理理論能力相關(guān)，同時也表明該腦區(qū)對于反應(yīng)計劃的重要性。
說謊的情緒模塊正如“恐懼后果說”所指出的，個體在說謊過程中由于受某種動機的驅(qū)使，又擔心謊言被識破，會產(chǎn)生緊張、焦慮、害怕等負性情緒。一般認為情緒加工的神經(jīng)基礎(chǔ)包含許多腦區(qū)，其中最關(guān)鍵的是杏仁核、島葉、前扣帶回皮質(zhì)和前額葉區(qū)域。一些研究表明，杏仁核損傷主要影響恐懼等負性情緒的表達，同樣參與恐懼情緒加工的是前扣帶回皮質(zhì)，而島葉則與厭惡情緒相關(guān)，至于前額葉腦區(qū)，一般認為該區(qū)域在情緒調(diào)節(jié)過程中發(fā)揮重要作用。fmri測謊研究一致發(fā)現(xiàn)，個體在說謊時，邊緣系統(tǒng)，尤其是杏仁核與腦島的活動顯著加強。此外，為避免異常情緒的外露，說謊者需要對自身情緒和生理反應(yīng)進行一定的調(diào)節(jié)和控制，以取得對方的信任。大量研究一致發(fā)現(xiàn)的前額葉腦區(qū)在說謊過程中活躍的現(xiàn)象，說明除了參與上文探討的執(zhí)行功能外，該區(qū)域可能也與緊張、害怕情緒的評價和調(diào)節(jié)過程密切相關(guān)。
情緒和認知都是說謊行為產(chǎn)生的基礎(chǔ)，二者存在著不可分割的聯(lián)系，即個體的認知過程可以在一定程度上對當前的情緒狀態(tài)進行調(diào)節(jié)，而情緒反應(yīng)又可以進一步影響個體的認知表現(xiàn)。在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，認知與情緒的關(guān)系也是近年來持續(xù)受到關(guān)注的熱點問題。在gross提出的五種情緒調(diào)節(jié)方式中，個體的認知過程對情緒加工的影響最直接地體現(xiàn)在注意資源分配和認知重評兩種方式上。注意資源分配指的是將注意力轉(zhuǎn)移到有利于情緒改善的當前事件的其它方面，或者直接將注意投向其它事件，而認知重評是指個體通過改變對當前事件本身或應(yīng)對該事件的.自身能力的看法，從而改變當前事件的情緒效價。這些認知策略有助于人們在日常生活中對自身的負性情緒進行良好的管理和調(diào)整，使情緒趨于穩(wěn)定。
然而在測謊工作中，假如這些策略被受測者巧妙利用而作為反測謊手段，就會削弱測試結(jié)果的可靠性，給測謊工作帶來一定的困難。
另一方面，情緒在方方面面影響著個體的認知過程。比如，情緒信息能夠引起個體的注意偏向；對情緒性刺激的外顯記憶和有意記憶總能得到加強；此外，情緒狀態(tài)也會影響到個體的判斷、推理和決策過程。
腦成像研究發(fā)現(xiàn)前扣帶回皮質(zhì)在認知和情緒加工過程中顯示共同的激活。同時，從解剖結(jié)構(gòu)的角度來看，前扣帶回皮質(zhì)除了在前額葉皮層有大量的神經(jīng)纖維束投射外，還與邊緣系統(tǒng)有很強的雙向結(jié)構(gòu)連接。
因此，前扣帶回皮質(zhì)很可能在個體說謊過程中作為聯(lián)系前額葉與皮質(zhì)下區(qū)域的中介腦區(qū)，將多維度信息加以整合，從而發(fā)揮認知與情緒加工過程的交互調(diào)節(jié)作用。說謊的外周生理反應(yīng)自主神經(jīng)系統(tǒng)與情緒有著密切的關(guān)系。人在情緒狀態(tài)中，常常伴有明顯的自主性反應(yīng)。說謊行為實施過程中產(chǎn)生的緊張、害怕等不自然的情緒會激活自主神經(jīng)系統(tǒng)，從而引起外周生理反應(yīng)的變化，比如血壓升高、心率增加、皮膚出汗等反應(yīng)。雖然高級神經(jīng)中樞對于自主神經(jīng)系統(tǒng)這種低級中樞具有一定的調(diào)節(jié)功能，但往往無法對其實現(xiàn)完全的控制。因此，生理多導(dǎo)儀和近紅外熱像儀可以通過檢測這種異常情緒引起的某些生理參數(shù)的微弱變化來判斷受測者是否說謊。外周生理反應(yīng)可以由情緒的變化而引起，相反的，個體接受外部刺激所產(chǎn)生的生理反應(yīng)同樣可以影響個體的情緒狀態(tài)。bechara等人提出的情緒環(huán)路模型將情緒加工的神經(jīng)環(huán)路分為身體環(huán)路和似身體環(huán)路，在前一類情緒環(huán)路中，內(nèi)臟和腺體等軀體狀態(tài)的信號可以映射到島葉、軀體感受皮層等腦區(qū)，由此產(chǎn)生個體的情緒感受。
以上模型中的各成分都能在生理多導(dǎo)儀、腦成像等測謊研究中找到相應(yīng)的體現(xiàn)，其中，外周生理反應(yīng)、情景記憶再現(xiàn)、沖突檢測等成分已被作為關(guān)鍵的測謊指標應(yīng)用于實驗室研究乃至實際案例中。這表明該模型具有一定的可行性，將有助于為測謊實驗研究和測謊技術(shù)的完善提供一定的指導(dǎo)意義。值得注意的是，說謊行為是由多種心理和生理過程組合而成的復(fù)合體，僅僅使用模型中某個單一的成分作為指標來測謊，無法達到理想的鑒別率，因此，需要結(jié)合多種成分進行檢測和評估，以提高測試的可靠性。
而如何從腦成像數(shù)據(jù)中有效地識別和分離各種成分也是目前需要解決的難題。問題與展望幾千年來，測謊手段經(jīng)歷了從依賴封建迷信、到觀察言行舉止、再到記錄外周生理反應(yīng)、直到如今檢測中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)展歷程。傳統(tǒng)測謊儀的缺陷日益凸顯，腦成像技術(shù)在測謊領(lǐng)域的應(yīng)用前景越來越受到人們的關(guān)注。盡管目前腦成像研究結(jié)果定位了一系列說謊行為相關(guān)的腦區(qū)，其中，腹外側(cè)前額葉、眶額皮層、杏仁核等腦區(qū)對于說謊行為的作用也已經(jīng)得到腦損傷和病理研究的支持，但還有不少區(qū)域有待進一步證實。測謊技術(shù)的目標是在個體水平上正確地鑒別說謊行為的發(fā)生，但目前任何測謊手段都無法確保100%的個體鑒別率。另一方面，由于實驗室研究采用的測試范式、刺激材料、被試群體等因素也存在差異，測試結(jié)果難以統(tǒng)一。當然，測謊技術(shù)的使用離不開測試問題范式的有效配合，未來的測謊范式需要在現(xiàn)有范式中取長補短，找到實驗外部效度和控制程度的平衡點，以獲得最佳的測試效果。此外，研究發(fā)現(xiàn)，目前的所有測謊手段都在不同程度上受到物理、心理兩類反測謊手段的影響，有效的測謊可能需要尋求多種技術(shù)手段的結(jié)合，以區(qū)分反測謊操作引起的中樞神經(jīng)及外周生理反應(yīng)。最后，測謊實施過程中涉及眾多人為因素，施測者在評定時往往會依據(jù)行為觀察等檢測結(jié)果以外的信息，使結(jié)果帶有主觀色彩。而受測者對測謊技術(shù)的相信程度也與測謊結(jié)果有著密切的關(guān)系。因此，最終的測謊技術(shù)必須建立一套標準化的評判細則，確保結(jié)果解釋的客觀與恒定。
近一個世紀以來，科學(xué)的測謊技術(shù)取得了蓬勃的發(fā)展，而適合于當前腦成像測謊技術(shù)的理論體系還很不完善。我們基于相關(guān)研究，提出了社交情境下說謊行為的心理生理學(xué)模型，將有助于測謊學(xué)的發(fā)展和測謊技術(shù)的進一步推廣應(yīng)用。另外，對各種測謊指標的孤立研究制約了測謊領(lǐng)域的發(fā)展，未來的研究需要融合多種技術(shù)對多種成分進行檢測和評估，以提高測試的可靠性。結(jié)合生理多導(dǎo)儀與fmri技術(shù)的測謊研究已見諸報端，但目前尚未能達到理想的檢測水平。erp技術(shù)的加入或許能夠在此基礎(chǔ)上為我們提供時間尺度上更加可靠的信息。然而，不同技術(shù)依據(jù)的測謊指標不一，因此，為多模態(tài)測謊手段提供全面、有效的指標也是我們構(gòu)建這一相對完善的心理生理學(xué)模型的主要目的。最后，目前的測謊研究多關(guān)注于揭示說謊模型中各成分對應(yīng)的神經(jīng)基礎(chǔ)，未來的測謊研究可以在此基礎(chǔ)上使用功能連接及有效連接的方法，探究支持說謊行為的腦功能網(wǎng)絡(luò)及內(nèi)部結(jié)點之間的作用關(guān)系，反過來驗證或修善模型，找出其中的關(guān)鍵結(jié)點，采用經(jīng)顱電刺激等手段改變該結(jié)點所在局部腦區(qū)的活動，從而對說謊行為進行有效控制。同時，這也將有助于實現(xiàn)對病理型說謊者的治療。
超聲成像技術(shù)論文篇二
鈹銅合金是一種具有良好綜合性能的合金，有很高的強度、硬度、彈性，還具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐模性和耐腐蝕性，以及非發(fā)火性，鑄鍛性，非磁性等優(yōu)良特性，其應(yīng)用十分廣闊。主要應(yīng)用于電信，計算機，汽車電子元件，電子工業(yè)和航空、航天、石油、化工等行業(yè)，也可應(yīng)用于電器連接器，ic插座，開關(guān)繼電器，手提電腦及天然氣鉆探設(shè)備等，這些行業(yè)對其質(zhì)量要求非常嚴格，故超聲波探傷尤為重要。
超聲探傷是質(zhì)量控制的一種重要手段。對于鈹銅合金材料中可能存在的冶金缺陷（如夾雜，氣孔）、工藝缺陷（如變形不足、起皮，裂紋等）和組織缺陷，許多廠家都用超聲探傷檢測進行質(zhì)量控制。本文對鈹青銅大規(guī)格棒材的.超聲探傷技術(shù)進行了研究。
棒材探傷可采用縱波脈沖反射法，即直探頭直接接觸法，，該方法是將超聲波探頭與平滑的工件表面接觸或用其它方法耦合后，就能使超聲波在在工件中傳播，遇到缺陷將引起反射。它易于發(fā)現(xiàn)工件與聲速方向垂直，具有一定截面積的缺陷。檢測時從棒材的壓余端開始，檢驗過程中應(yīng)沿一個圓周方向進行，超聲波束應(yīng)由棒材的一側(cè)入射，原則上應(yīng)在探測面上從兩個相互垂直的方向進行全面掃查。
對比試塊可以調(diào)節(jié)探傷靈敏度;測試儀器和探頭的性能;調(diào)整掃描速度;是評判缺陷大小的依據(jù)。為了保證不同直徑的棒材的檢測的可靠性，制作了階梯式對比試塊，該對比試塊原料是電渣鈹青銅，為退火態(tài)。經(jīng)超聲波檢驗合格后制作的。在對比試塊的1/2d處制作了深度為15mm，φ0.8mm橫通孔，其余均為φ2.2mm平底孔，加工尺寸如圖1。
圖1棒材檢測對比試塊
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實驗儀器采用汕頭超聲儀器研究所的cts-2020a型脈沖反射式超聲波探傷儀。探頭頻率選擇為5mhz，晶片直徑為10mm。耦合劑為丙三醇。調(diào)節(jié)探傷靈敏度時，采用缺陷當量橫通孔為φ0.8mm、平底孔為φ2.2mm，缺陷波高達儀器滿屏的80%作為基準波高，此時的靈敏度確定為探傷靈敏度。
4實驗結(jié)果
階梯試塊中1號橫通孔和2、3、4號平底孔調(diào)試波形見圖2。由圖2可以看出φ0.8mm橫通孔和φ2.2mm平底孔反射回波清晰可見，信噪比高能夠滿足檢測靈敏度要求。
(a)1號橫通孔調(diào)試波形
(b)2號平底孔調(diào)試波形
(c)3號平底孔調(diào)試波形
(d)4號平底孔調(diào)試波形
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實際檢測的不同規(guī)格棒材缺陷波形如圖3，由圖3表明采用探頭頻率為5mhz，晶片直徑為10mm縱波直探頭接觸法對棒材進行檢測，能夠發(fā)現(xiàn)棒材內(nèi)部缺陷，金相組織觀測表明該鈹青銅棒材晶粒較細，這與實際探傷時雜波較低相吻合。
（a）φ85mm棒材缺陷波形圖
（b）φ55mm棒材缺陷波形圖
（c）φ30mm棒材缺陷波形圖
（d）φ20mm棒材缺陷波形圖
圖3不同規(guī)格棒材缺陷波形圖
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圖4給出的缺陷剖檢圖與圖3的波形一一對應(yīng)。圖4（a）表明缺陷為裂紋，圖4（b）表明缺陷為夾雜點缺陷，圖4（c）表明缺陷為近表面淺裂紋，圖4（d）表明缺陷為密集型氣孔。
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對超聲波檢測得到的缺陷進行當量尺寸的評定，并與解剖實驗進行對比，其結(jié)果見表1。從表1可以看出，有一部分缺陷與計算值接近，有部分缺陷比計算值大。原因是缺陷的當量尺寸評定是根據(jù)回波高進行計算的。而影響回波幅度的因素有很多，除缺陷本身的大小外，缺陷的性質(zhì)，取向，粗糙度和形狀都會影響回波的幅度。
超聲成像技術(shù)論文篇三
1.1超聲提取
超聲輔助提取技術(shù)是近些年來發(fā)展起來的一種新型分離技術(shù)。與常規(guī)的提取技術(shù)相比，超聲波輔助提取技術(shù)具有快速、經(jīng)濟、安全、高效等特點。在空化場的作用下，瞬間壓力的增大和減小產(chǎn)生胞壁內(nèi)外的壓力差，致使目標提取物從撕裂處釋放，從而達到提取的目的。另外，超聲波的熱作用和機械作用也能促進超聲波強化提?。?］。目前在超聲提取技術(shù)的使用中，較多采用的是單頻率進行超聲提取，但是單頻超聲波較易產(chǎn)生駐波，使得空化時間減少，無法最大程度發(fā)揮超聲波輔助功效。近年來，有學(xué)者研究了一種能達到兩種頻率超聲波疊加效果的自聚焦型超聲換能器，通過理論分析和實驗結(jié)果表明，該換能器可以實現(xiàn)雙波疊加并發(fā)生聲散射效應(yīng)。復(fù)頻換能器產(chǎn)生的兩列聲波可以發(fā)生聲散射，使聲場頻譜變寬，為更大范圍的空化核提供產(chǎn)生空化效應(yīng)的機會。目前對組合超聲強化浸取作用機理還沒有一個統(tǒng)一的說法，有待于研究。相對于應(yīng)用較多的間歇超聲提取，連續(xù)提取在工業(yè)上更具有應(yīng)用前景。曹雁平等［4］設(shè)計的l型螺旋式連續(xù)逆流浸取器，能將連續(xù)逆流浸取的優(yōu)點和超聲波浸取的優(yōu)點有機地結(jié)合，進一步提高浸取效率。es等人［5］對從葡萄中提取花青素進行了研究，比較了超聲波提取、靜水壓法和脈沖電場法對從葡萄中提取花青素的能力，利用70℃下頻率為35khz的超聲波輔助提取1h，酚含量達到50%，是600mpa靜水壓力法的4倍，3kv/cm2脈沖電場法的3倍，個別花色苷的提取效果更好。等人［6］利用超聲場從大米中提取砷，提取率達到95%，提取時間只需幾分鐘，比傳統(tǒng)提取方法減少數(shù)小時。eu等人［7］利用超聲法提取蘋果渣中的多酚物質(zhì)，以15%的乙醇溶液萃取，固液比50%，結(jié)果表明，超聲助提取使提取率提高20%。等人［8］利用超聲技術(shù)從甜菜中提取色素，在溫度45℃，超聲功率80w下，用1∶1的乙醇－水提取，使提取率提高8%。曹雁平［9］、程偉［10］、莫英杰［11］、劉玉德［12］、張斌［13］、梁華［14］、王靜［15］、馬空軍［16］等人對利用超聲技術(shù)從植物中提取茶多酚、黃芩苷、大蒜素、姜黃素等有效物質(zhì)及超聲技術(shù)應(yīng)用于食品工業(yè)中的提取過程進行了深入研究，結(jié)果表明，超聲輔助提取技術(shù)可以加快提取速度，提高提取效率。但在超聲輔助提取過程中，對植物的有效成分是否被破壞，以及破壞程度，還沒有系統(tǒng)地研究，這還需要超聲技術(shù)研究工作者的進一步實驗研究。
1.2超聲破壁與促進滲透
超聲波處理過程中，空化效應(yīng)釋放巨大能量，使細胞破裂以達到破壁的目的。［17］研究了從杏仁中提取杏仁油的工藝，其首先利用功率為70w的超聲波，在ph4、溫度40℃的環(huán)境下處理2min，使杏仁細胞壁破裂，幫助提取溶劑更有效地與目標提取物接觸，使提取時間縮短為6h，提取率提高77%，效果明顯。
1.3超聲均質(zhì)與乳化
利用超聲波在液體中的空化作用來達到均質(zhì)效果。a等人［18］利用20khz超聲處理濃度為28%玉米漿3h，處理能力為10～28l/min，均質(zhì)效果比傳統(tǒng)方法提高2～3倍;通過掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，超聲處理大大降低了玉米漿的粒度，使粒度從1200μm降至平均361.8μm，從而達到均質(zhì)的目的。h等人［19］將超聲乳化技術(shù)應(yīng)用于飲料業(yè)，用頻率為20～24khz的超聲波，使亞麻籽油和水的混合物分子形成粒度135nm大小的乳液，液滴大小和超聲功率成正比，從而提高乳化效率。
1.4食品保鮮
利用超聲波空化效應(yīng)在液體中產(chǎn)生的瞬間高溫及瞬間高壓使液體中某些細菌致死，病毒失活，延長蔬菜等食品的保鮮期。超聲滅菌是一種有效的非熱處理的滅菌方法，對比研究超聲滅菌和傳統(tǒng)滅菌法對奶制品的作用效果，超聲滅菌效果較好［20］。shifengcao等人［21］，利用超聲波處理采后草莓，其研究了功率250～450w，頻率40khz，處理時間5～15min條件下超聲波對采后草莓的滅菌效果，結(jié)果表明，功率為250w的超聲，處理時間9.8min，使5℃下保存8d的草莓腐爛率最低。等人［22］利用超聲對桔汁的加工過程進行處理，用頻率500khz、功率240w的超聲處理15min，防止了桔汁中食源性致病菌的`生長，降低了產(chǎn)品中細菌、酵母和霉菌的濃度，并沒有影響桔汁的品質(zhì)和顏色。
1.5超聲強化酶促反應(yīng)
超聲波在生物學(xué)上的應(yīng)用已由強超聲波的細胞破碎提取胞內(nèi)物質(zhì)，發(fā)展到利用微超聲波增強細胞內(nèi)酶的產(chǎn)生和提高非水相酶催化的均質(zhì)效應(yīng)，可見適當控制超聲波的頻率和強度，不但對生物活性物質(zhì)沒有影響，反而可能改善或增強它們的作用。baoyang等人［23］利用功率為120w，溫度57℃的超聲應(yīng)用于龍眼多糖提取的過程中處理龍眼12min，增強了龍眼果皮中多聚糖酪氨酸酶的抑制力，效果十分明顯，證明超聲場能有效地促進酶促反應(yīng)。
1.6超聲切割
超聲波在食品工業(yè)中，還被應(yīng)用于食品的切割輔助技術(shù)，超聲波的機械效應(yīng)和熱效應(yīng)，作用于食品切割器的接觸面，可以改變切削力對部分食品的損失。susannzahn等人［24］研究了超聲波頻率與垂直切割速度對食品切割品質(zhì)的影響，控制一個特定的切割速度，增加超聲頻率可以增大工作量，但達到最大切割速度時，20～40khz的超聲波對其沒有明顯影響。等人［25］研究超聲頻率對切割力的影響，提出超聲的功率消耗取決于振幅和頻率，增加振幅加大了處理量，但有更大的電力需求，提高超聲頻率，可以有效地提高切割速度，增大處理量，減少能源消耗。
1.7超聲解凍
超聲波的高頻率振動，可使凍物組織中的微環(huán)境發(fā)生變化，能量被吸收，更易于化凍過程。等人［26］將超聲波技術(shù)應(yīng)用于解凍肉類和海鮮，發(fā)現(xiàn)頻率在0.22～3.3mhz和功率為3w/cm2的超聲波輔助解凍，可使表面加熱溫度減少到最低，牛肉、豬肉和鱈魚解凍樣品，超聲解凍速度在大約2.5～7.6cm/h。
1.8超聲霧化噴涂
目前，超聲波被應(yīng)用于一種新的封裝技術(shù)，即超聲輔助霧化封裝系統(tǒng)，利用超聲波的高頻機械運動，將包裝物質(zhì)霧化噴涂于待包裝物表面。ol和yao－wenhuang［27］利用頻率40khz，功率130w的超聲波，將殼聚糖與水按1∶10的比例，并混合入240mg/g的封裝粉，先進行乳化然后霧化對金槍魚油表面包裹，水含量和水活性低，封裝外觀可接受，可以提高金槍魚油和其他油類在工業(yè)應(yīng)用中的穩(wěn)定性。
1.9有機物的聚合與降解
高強度的超聲可引發(fā)兩種似乎是很矛盾的效應(yīng):聚合物的降解和單體的聚合。超聲波的空化作用，在液體內(nèi)部形成局部和極短時間內(nèi)的高溫、高壓，足以引發(fā)或加速反應(yīng)從而引起分子的熱離解、離子化、產(chǎn)生自由基等，導(dǎo)致一系列化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。等人［28］監(jiān)測凝膠在超聲場中的變化，利用頻率為500khz的超聲波，溫度控制20～90℃，發(fā)現(xiàn)膠體發(fā)生一定程度的聚合，并改變其流變學(xué)特征，膠體表面彈性減弱。wen－h(huán)uishi等人［29］利用超聲技術(shù)處理牛血清蛋白，用強度為17.83w/cm2的超聲處理30min，使溶液中蛋白質(zhì)的α螺旋和β折疊分別變化18.1%和25.2%，使溶液在420nm處波長吸收明顯增加，說明超聲處理有助于牛血清蛋白的聚合。因超聲加速了溶劑分子與聚合物分子間的摩擦，從而引起c－c鍵裂解;同時因超聲的空化效應(yīng)所產(chǎn)生的高溫高壓環(huán)境導(dǎo)致了鏈的斷裂［30］。sca等人［31］利用超聲技術(shù)處理小麥淀粉，在保持小麥含水量34%和溫度25℃的條件下，用頻率為10mhz的超聲波擠壓淀粉分子，可使直鏈淀粉降解。nd［32］利用頻率2.25mhz高頻超聲處理濃度為40%乳糖溶液，使直徑小于50μm的乳糖晶體濃度減少并發(fā)生降解。
1.10超聲評估食品品質(zhì)
目前，探測超聲技術(shù)廣泛應(yīng)用于食品品質(zhì)的評估和食品生產(chǎn)過程的檢測。nd［33］利用超聲波技術(shù)測定巧克力中的固體脂肪含量，他們將糖果涂層的脂肪以及含可可脂的玉米油分散為一系列區(qū)域，在第26d以27.5～29℃回火融化，以超聲波反射顯示巧克力中固體脂肪融化在回火中的變化。to等人［34］用超聲波技術(shù)評估肉的品質(zhì)，以超聲波流速的變化測量肉中脂肪、水分和蛋白質(zhì)的分布與含量，此方法快速并且不破壞肉的組成。a等人［35］利用超聲波探測雞胸肉中的骨頭碎片，將頻率為15mhz的超聲波作用于雞肉，對阻抗和振幅比進行了測定，可以檢測到6～16mm2的骨頭碎片投影。feng－juikuo［36］、lla［37］、［38］等人通過測定超聲波傳播速度與待測物粘度的線性關(guān)系，檢測復(fù)原果汁、黃原膠蔗糖混合物以及牛奶凝膠系統(tǒng)的粘度。
超聲技術(shù)作為一種物理場輔助技術(shù)，因其獨特的性質(zhì)，已在工業(yè)、食品、醫(yī)學(xué)等方面得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在輔助提取方面，日益顯示出其優(yōu)越性。由于超聲波獨特的空化機制，超聲場對提取過程中微環(huán)境的影響是其他輔助提取手段所無法達到的。但因應(yīng)用于提取領(lǐng)域的超聲設(shè)備的研發(fā)相對滯后，使得超聲技術(shù)在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)上暫時無法達到預(yù)期的要求，相信隨著人們對超聲波的了解及更多可精確調(diào)控的大規(guī)模超聲設(shè)備的出現(xiàn)，未來超聲輔助提取技術(shù)將在生產(chǎn)中做出更多貢獻。目前對超聲技術(shù)機理的研究還處于實驗理論階段，還需要完善超聲波作用機理相關(guān)理論，特別是建立相關(guān)機理性模型;應(yīng)該開展超聲場中聲強、聲能密度等聲學(xué)參數(shù)的分布曲線以及溫度分布問題的研究;擴大研究中采用的超聲頻率范圍，獲取超聲波對不同物質(zhì)作用特點的規(guī)律，從而確定更合適的頻率和組合?？傊?，隨著人們對超聲技術(shù)的重視，隨著其在日常生活、科學(xué)研究和社會生產(chǎn)應(yīng)用中的日益發(fā)展，超聲技術(shù)的應(yīng)用前景將會更為廣闊，必將在我國國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮越來越大的作用。
