用扩散相关谱法测量深层组织血流的纤维合SPAD摄像系统的表征

科学领域:

• 生物医学光学 生物医学光学
• 医疗成像医学成像
• 光子学是指光子学的使用方法.

背景情况:

• 扩散相关谱 (DCS) 对于非侵入性血流监测至关重要,特别是大脑血流.
• 传统的DCS在深层组织中面临信号噪声比 (SNR) 的限制,原因是光子稀缺和探测器可扩展性问题.

研究的目的:

• 展示一种新的DCS系统,使用500x500单光子雪崩二极管 (SPAD) 阵列 (SwissSPAD3) 进行增强的SNR.
• 为了验证基于SPAD的DCS系统的性能与传统方法相比,在幽灵和人类实验对象中.

主要方法:

• 将SwissSPAD3 SPAD阵列与自定义现场可编程网关阵列 (FPGA) 集成,用于并行数据采集.
• 使用双层液体幻影和人类测量的验证,与实验室标准的连续波DCS系统进行比较.
• 评估血液流量跟踪在扩展的源探测器距离3.25厘米的血液流量跟踪.

主要成果:

• 与传统的DCS相比,基于SPAD的DCS系统实现了显著的SNR增加.
• 强大的血液流量跟踪被证明,即使在大的源探测器分离 (高达3.25厘米).
• 该系统在幻影研究和人类测量中都被证明是有效的.

结论:

• 基于SPAD的并行检测提供了一个可扩展的方法来提高深层组织DCS性能.
• 这项技术有望在临床应用中改善血流的非侵入性监测.
• 开发的系统克服了传统DCS的局限性,使在具有挑战性的场景中能够更好地检测信号.