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美國(guó)達(dá)特茅斯學(xué)院（Dartmouth College）和瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期合作研究，開(kāi)發(fā)出一款雪崩二極管光電探測(cè)器成像平臺(tái)，該平臺(tái)通過(guò)利用雪崩二極管（SPAD）陣列構(gòu)成的光電探測(cè)器，在生物組織的次表面，進(jìn)行熒光激光雷達(dá)成像。
關(guān)于為何選擇雪崩二極管作為光電探測(cè)器的信號(hào)發(fā)射裝置，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示，單光子雪崩二極管（SPAD）光電探測(cè)器在3D成像中具有非常高的應(yīng)用價(jià)值，而且探測(cè)單個(gè)光子的到達(dá)時(shí)間非常精確。
雪崩二極管（SPAD）光電探測(cè)器能夠非常便利的應(yīng)用在日常生活中，由于雪崩二極管光電探測(cè)器在運(yùn)行時(shí)可以同時(shí)追蹤、捕捉多個(gè)物體，因此在激光雷達(dá)（LiDAR）應(yīng)用中承擔(dān)著非常重要的功能。
達(dá)特茅斯學(xué)院和洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院最新研發(fā)的這款光電探測(cè)器，在性能方面已經(jīng)突破了之前洛桑聯(lián)邦理工開(kāi)發(fā)的“瑞士人光電探測(cè)器2號(hào)”。為了實(shí)現(xiàn)在熒光成像中達(dá)到皮秒級(jí)時(shí)間的分辨率，該款新型光電探測(cè)器使用了512 x 512像素的雪崩二極管陣列，并配有一套專(zhuān)門(mén)的時(shí)間門(mén)控系統(tǒng)，并且成本很低。
雙光子熒光壽命成像在腫瘤診斷研究中的應(yīng)用
這款雪崩二極管陣列光電探測(cè)器平臺(tái)能夠量化和定位熒光分子在重度散射介質(zhì)中的濃度，在深度精度方面，可以達(dá)到亞毫米級(jí)別。因此，該平臺(tái)在腫瘤等疾病成像與定位方面具有非常高應(yīng)用前景。
具體應(yīng)用原理是，這款雪崩二極管光電探測(cè)器可以同時(shí)探測(cè)從生物組織采集的漫反射圖像和635納米熒光，并輸出精確的單光子返回時(shí)間。當(dāng)單光子在通過(guò)腫瘤等病灶區(qū)域時(shí)，返回時(shí)間會(huì)延遲，通過(guò)這種延遲的時(shí)間差，就可以對(duì)腫瘤和病灶的區(qū)域、邊緣進(jìn)行圖像重建。
腫瘤位置和邊緣成像
雖然這種延遲的時(shí)間差不到1ns，但是在雪崩二極管光電探測(cè)器皮秒級(jí)時(shí)間的分辨率面前，生成圖像已經(jīng)綽綽有余。通過(guò)單光子在腫瘤等病灶區(qū)域的傳播深度，還可以構(gòu)建病灶區(qū)域的三位圖像。
該新型光電探測(cè)器在臨床應(yīng)用中，還能檢測(cè)皮摩爾熒光團(tuán)濃度，這個(gè)特性可以很好的用在對(duì)病灶（如腫瘤）邊緣的識(shí)別。在這之前，醫(yī)生只能在確定腫瘤位置和邊緣大小之中二選一，新型雪崩二極管光電探測(cè)器問(wèn)世之后，醫(yī)生可以更便捷和精確之行腫瘤的診斷和手術(shù)了。
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