La NIRS è una tecnica non invasiva per l’imaging della corteccia cerebrale umana basata sullo studio di luce NIR emessa da opportuni sorgenti ottiche poste sulla testa del paziente e retrodiffusa in superficie dopo il passaggio attraverso i tessuti cerebrali. La NIRS misura la percentuale di emoglobina ossigenata e ridotta presente nel sangue e permette dunque l’imaging funzionale della corteccia cerebrale in tempo reale, anche in modalità tomografica (Diffuse Optical Tomography – DOT). La NIRS funzionale / DOT necessita di fotorivelatore molto sensibili e veloci, e dunque può migliorare enormemente grazie all’uso di SiPM, che hanno responsività milioni di volte maggiori dei fotodiodi convenzionali. I SiPM però presentano il problema di un ridotto range di linearità. Noi proponiamo una tecnica per superare tale limite e consentire l’implementazione efficiente dei SiPM in sistemi ad alta performance per fNIRS / DOT.
Gli odierni sistemi fNIRS / DOT sono basati o su tubi fotomoltiplicatori convenzionali a vuoto (PMT), o su fotorivelatori al silicio, o su diodi avalanche. Con i PMT sono necessarie fibre ottiche per il trasporto del segnale dal paziente al rivelatore, con notevoli problemi di accoppiamento ottico e di ingombro della strumentazione. Nelle fNIRS / DOT con fotodiodi al silicio o con avalanche i problemi di ingombro sono risolti, ma tali rivelatori hanno responsività numerosi ordini di grandezza minori dei SiPM. Pertanto il compromesso di sensibilità / ingombro / numero di canali degli odierni sistemi NIRS / DOT è assai peggiore di quanto sarebbe possibile con i SiPM. La tecnologia qui proposta consente l’uso ottimale dei SiPM in applicazioni DOT / fNIRS, sfruttando al meglio la zona lineare dei SiPM. Ciò apre la possibilità di realizzare sistemi multicanale ad alta risoluzione spaziale e temporale con sensibilità molto superiori allo stato dell’arte.
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