雙利合譜高光譜技術在生物醫學上的應用分析

1. 高光譜成像的基本原理

    gaoguangpuchengxiangjishushiliyongchengxiangguangpuyiduimubiaowutizaiguangpufugaifanweineideshushihuoshubaitiaopuxianjinxinglianxusaomiaochengxiang，zaihuodemubiaowutiwaibutezhengtuxiangxinxidetongshi
，yenenghuodefanyingqineibuchengfendeguangpuxinxi。dianxingtuisaoshigaoguangpuchengxiangxitongdejiegourutu 1 所示


，主要由光源、電控移動台、色散元件

、麵陣探測器等幾部分組成。

圖為 推掃式高光譜成像係統

2. 高光譜成像在生物醫學領域的應用原理

在生物醫學應用領域，高光譜成像(HSI) 仍(reng)然(ran)是(shi)一(yi)項(xiang)比(bi)較(jiao)新(xin)的(de)技(ji)術(shu)
，但(dan)它(ta)作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)診(zhen)斷(duan)和(he)評(ping)估(gu)治(zhi)療(liao)的(de)非(fei)侵(qin)入(ru)性(xing)方(fang)法(fa)卻(que)具(ju)有(you)廣(guang)泛(fan)的(de)潛(qian)在(zai)用(yong)途(tu)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)在(zai)測(ce)量(liang)不(bu)同(tong)波(bo)長(chang)的(de)光(guang)的(de)反(fan)射(she)和(he)吸(xi)收(shou)時(shi)

， HSI具(ju)有(you)從(cong)高(gao)光(guang)譜(pu)圖(tu)像(xiang)中(zhong)提(ti)取(qu)每(mei)個(ge)像(xiang)素(su)的(de)光(guang)譜(pu)特(te)征(zheng)同(tong)時(shi)提(ti)供(gong)關(guan)於(yu)不(bu)同(tong)組(zu)織(zhi)成(cheng)分(fen)及(ji)其(qi)空(kong)間(jian)分(fen)布(bu)的(de)信(xin)息(xi)的(de)能(neng)力(li)。在(zai)特(te)定(ding)波(bo)長(chang)下(xia)，不(bu)同(tong)病(bing)理(li)狀(zhuang)態(tai)組(zu)織(zhi)的(de)化(hua)學(xue)組(zu)成(cheng)和(he)物(wu)理(li)特(te)征(zheng)有(you)著(zhe)不(bu)同(tong)的(de)反(fan)射(she)率(lv)、吸xi收shou度du以yi及ji電dian磁ci能neng量liang，表biao現xian為wei特te征zheng光guang譜pu峰feng存cun在zai差cha異yi，通tong過guo分fen析xi這zhe些xie光guang譜pu信xin號hao可ke以yi實shi現xian組zu織zhi狀zhuang態tai信xin息xi的de定ding性xing或huo定ding量liang檢jian測ce，並bing根gen據ju高gao光guang譜pu圖tu像xiang提ti供gong的de空kong間jian分fen布bu信xin息xi

，實shi現xian組zu織zhi不bu同tong病bing態tai的de可ke視shi化hua

，從cong而er診zhen斷duan組zu織zhi疾ji病bing狀zhuang態tai。在zai醫yi療liao領ling域yu， HSI的這種能力越來越多地應用於疾病檢測和手術指導中。近十年來的文獻表明，作為一種新型的
、非接觸式的光學診斷技術
，HSI通過光譜圖像信息為臨床醫學提供了一種有效的輔助診斷手段，具有巨大的發展潛力。

圖1 三維HSI圖像及光譜

3. 高光譜成像在生物醫學領域的應用方向

a）癌症檢測，如胃癌、宮頸癌、皮膚癌、前列腺癌、乳腺癌、結腸癌和卵巢腫瘤

b）心髒病、外周動脈疾病、冠狀動脈疾病

c）糖尿病足

d）檢測齲齒
、舌苔和人喉黏膜變化

e）手術指導

圖2 在生物醫學領域應用的高光譜設備

4. 高光譜成像在生物醫學領域的應用案例