美國達(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)過長期合作研究，開發(fā)出一款雪崩二極管光電探測器成像平臺，該平臺通過利用雪崩二極管（SPAD）陣列構(gòu)成的光電探測器，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器的信號發(fā)射裝置，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示，單光子雪崩二極管（SPAD）光電探測器在3D成像中具有非常高的應(yīng)用價(jià)值，而且探測單個(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)的這款光電探測器，在性能方面已經(jīng)突破了之前洛桑聯(lián)邦理工開發(fā)的“瑞士人光電探測器2號”。為了實(shí)現(xiàn)在熒光成像中達(dá)到皮秒級時(shí)間的分辨率，該款新型光電探測器使用了512 x 512像素的雪崩二極管陣列，并配有一套專門的時(shí)間門控系統(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器平臺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)到亞毫米級別。因此，該平臺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器可以同時(shí)探測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)單光子在通過腫瘤等病灶區(qū)域時(shí)，返回時(shí)間會延遲，通過這種延遲的時(shí)間差，就可以對腫瘤和病灶的區(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器皮秒級時(shí)間的分辨率面前，生成圖像已經(jīng)綽綽有余。通過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。
該新型光電探測器在臨床應(yīng)用中，還能檢測皮摩爾熒光團(tuán)濃度，這個(gè)特性可以很好的用在對病灶（如腫瘤）邊緣的識別。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器問世之后，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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