Caracterización de un sistema de cámara SPAD acoplado por fibra para la medición del flujo sanguíneo en tejidos...

Área de la Ciencia:

• Óptica Biomédica
• Imagenología Médica
• Fotónica

Sus antecedentes:

• La espectroscopía de correlación difusa (DCS) es vital para la monitorización no invasiva del flujo sanguíneo, en particular del flujo sanguíneo cerebral.
• El DCS convencional enfrenta limitaciones de relación señal-ruido (SNR) en tejidos profundos debido a la escasez de fotones y problemas de escalabilidad del detector.

Objetivo del estudio:

• Demostrar un sistema DCS novedoso que utiliza una matriz de fotodiodos de avalancha de un solo fotón (SPAD) de 500x500 (SwissSPAD3) para mejorar la SNR.
• Validar el rendimiento del sistema DCS basado en SPAD frente a métodos convencionales en fantasmas y sujetos humanos.

Principales métodos:

• Integración de la matriz SPAD SwissSPAD3 con un campo de puertas programable en el campo (FPGA) personalizado para la adquisición de datos paralelos.
• Validación utilizando fantasmas líquidos de dos capas y mediciones humanas, comparando con un sistema DCS de onda continua estándar de laboratorio.
• Evaluación del seguimiento del flujo sanguíneo en separaciones fuente-detector extendidas de hasta 3,25 cm.

Principales resultados:

• El sistema DCS basado en SPAD logró aumentos significativos de SNR en comparación con el DCS convencional.
• Se demostró un seguimiento robusto del flujo sanguíneo incluso a grandes separaciones fuente-detector (hasta 3,25 cm).
• El sistema demostró ser eficaz tanto en estudios fantasma como en mediciones humanas.

Conclusiones:

• La detección paralela basada en SPAD ofrece un enfoque escalable para mejorar el rendimiento de DCS en tejidos profundos.
• Esta tecnología promete una mejor monitorización no invasiva del flujo sanguíneo en aplicaciones clínicas.
• El sistema desarrollado supera las limitaciones del DCS convencional, permitiendo una mejor detección de señales en escenarios desafiantes.