在表面之下:透露人体深层组织的血液流动,使用大规模平行扩散相关谱学

科学领域:

• 生物医学光学 生物医学光学
• 医疗成像医学成像
• 神经科学是一个神经科学.

背景情况:

• 扩散相关谱法 (DCS) 允许对微血管动力学进行无标签的,非侵入性的调查,包括大脑血流 (CBF).
• 传统DCS中的信号噪声比 (SNR) 限制了其对深层组织测量的灵敏度,特别是在成年人中,因为与婴儿相比,头皮和头骨的厚度更大.

研究的目的:

• 提高SNR和DCS的灵敏度,以测量成年人的脑血流 (CBF).
• 展示一种新的并行DCS (PDCS) 技术,使用大量的单光子雪崩二极管 (SPAD).

主要方法:

• 开发并演示了一个in vivo并行DCS (PDCS) 系统,使用大量的SPAD来通过像素测量平均增加SNR.
• 在健康的成年人身上测试了PDCS设备,不同的像素数量和速率,使用二级阵列从浅层组织进行参考测量.
• 用不同的技术配置进行控制实验,测量前臂肌肉血液流动.

主要成果:

• 该PDCS系统成功地测量了大脑和肌肉组织中的脉动性血液流动,源探测器距离高达4厘米.
• 新系统保持了与以前的PDCS系统相似的测量噪声,但与源探测器隔离相比 (4厘米相比1.5厘米) 显著更大.
• 来自15名成人的实验数据显示,在认知记忆任务期间,功能CBF活动,并启用了脉冲标记的分析,前臂肌肉血流实验提供了收的证据.

结论:

• 通过使用大型SPAD阵列进行成功的PDCS测量,可以在人类成年人中检测CBF.
• 预计SPAD摄像机技术和数据处理技术的进步将进一步提高PDCS的SNR和深度灵敏度.
• 这项技术有望在各种生理和病理条件下改善微血管动态的非侵入性监测.