通过SPIE在一项新的研究中，来自马萨诸塞州综合医院的研究人员开发了一种超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的基于漫反射相关光谱（DCS）装置，具有高信号 - 到 - 血流的噪声比和高灵敏度
信用：Ozana等
，DOI 10
1分之1117
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为了正常，大脑需要通过脑动脉和静脉稳定地流过血液和尿液，其提供氧气和营养素除去代谢副产物
因此，脑血流量被认为是脑血管功能的重要和敏感的标志物光学方法提供了用于测量脑血流量的非侵入性方法
漫反射相关光谱（DCS），一种越来越受欢迎的方法，涉及用近红外激光射线的组织的照明光被红细胞的运动散射，并通过检测器分析形成的所得图案以确定血液流动
精确测量的理想操作条件是：1）大源检测器（SD）分离（> 30mm），2）高采集速率和3）较长波长（> 1000nm）
然而，电流DCS器件 - 使用单光子雪崩光电二极管（SPAD）检测器 - 由于高信噪比和低光子效率，不能达到理想
，它们不能允许大于25mm的SD分离或波长大于900nm
以使Massachusetts General Hosp的研究人员能够在理想条件下运行DCS器件哈佛医学院和MIT林肯实验室最近提出了使用超导纳米线单光子探测器（SNSPDS）在DCS器件
SNSPDS 20年前第一次展示，包括一部超导材料的薄膜优异的单光子灵敏度和检测效率
常用于电信，光学量子信息和空间通信，SNSPDS很少用于生物医学
SNSPDS Outperform Spad，例如时间分辨率，光子效率和波长灵敏度的范围
为了证明新的SNSPD-DCS系统的操作优势，研究人员使用SNSPD-DC和SPAD-DCS S对11位参与者进行了脑血流测量Quantum Opus
系统提供的系统SNSPD-DCS系统以1064nm的波长，具有两个SNSPD检测器，而在850nm的SPAD-DCS系统
基于SNSPD的DCS系统操作与常规的SPAD的DCS相比，SNR的显着改善
这种改进是归因于两个因素首先，在1064nm处，SNSPD检测器更多的光子接收七到八倍比850nm的扫描探测器DID
第二，SNSPD具有比SPAD的光子检测效率更高的光子检测效率（88％）
，而SPAD-DC只能允许信号采集由于低SNR，在25毫米SD分离时，SNSPD-DCS系统允许的SNR增加了16倍D在相同SD分离的20 Hz处的信号采集允许清除动脉脉冲的检测
随着脑血流敏感性的显着增加，对于在较大的SD分离中进行测量，研究人员还在35 mm SD分离下进行测量
SNSPD-DCS系统记录了31
6％的血液流动灵敏度的相对增加
相反，SPAD-DCS系统不能在35mm SD分离时操作，因为其低SNR
最后，通过在呼吸持有和过度通气术期间进行的测量来验证SNSPD-DCS系统的性能理论上，在前30秒钟内增加血液流量增加 - 此后 - 此后
在此期间过度通气，对头皮的血液流动增加，血液流向脑的血液流动减少
SNSPD-DCS测量显示增加69％，并且在相对脑血流量中的5％（相对脑血流量）增加69％呼吸持有和过度通气分别这些测量与来自PET和MRI研究中获得的那些进行了一致
SNSPD-DCS系统有助于更高的光子收集，更大的SD分离和更高的采集速率，导致更好的精度
鉴于这些优点，这种新颖的系统可以允许非侵入性和更精确的脑血流量测量 - 脑血管功能的重要标志物 - 用于成人临床应用
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