深部組織血流測定における拡散相関分光法のためのファイバー結合SPADカメラシステムの特性評価
medRxiv : the preprint server for health sciences
|January 8, 2026
まとめ
本研究では、拡散相関分光法（DCS）用のSPADアレイを用いた新しい手法を紹介し、特に深部組織における非侵襲的血流測定の信号対雑音比を大幅に向上させます。
科学分野:
- 生体光子学
- 医療用イメージング
- フォトニクス
背景:
- 拡散相関分光法（DCS）は、非侵襲的な血流モニタリング、特に脳血流にとって不可欠です。
- 従来のDCSは、光子の不足と検出器のスケーラビリティの問題により、深部組織における信号対雑音比（SNR）の制限に直面しています。
研究 の 目的:
- 500x500単一光子アバランシェダイオード（SPAD）アレイ（SwissSPAD3）を利用した新しいDCSシステムのデモンストレーション、SNRの向上。
- SPADベースのDCSシステムの性能を、ファントムおよび人間の被験者における従来の méthodesと比較して検証すること。
主な方法:
- SwissSPAD3 SPADアレイとカスタムFPGA（Field-Programmable Gate Array）を統合し、並列データ取得を実現。
- 2層液体ファントムと人間の測定を使用して検証し、実験室標準の連続波DCSシステムと比較。
- 最大3.25 cmの拡張された光源-検出器間距離での血流追跡の評価。
主要な成果:
- SPADベースのDCSシステムは、従来のDCSと比較して大幅なSNRの向上を達成しました。
- 堅牢な血流追跡は、大きな光源-検出器間距離（最大3.25 cm）でも実証されました。
- このシステムは、ファントム研究と人間の測定の両方で有効であることが証明されました。
結論:
- SPADベースの並列検出は、深部組織DCSのパフォーマンスを向上させるためのスケーラブルなアプローチを提供します。
- この技術は、臨床アプリケーションにおける血流の非侵襲的モニタリングの改善に有望です。
- 開発されたシステムは、従来のDCSの制限を克服し、困難なシナリオでのより良い信号検出を可能にします。
