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高光譜成像技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展
2020-08-11 17:01:29
根據(jù)應(yīng)用劃分, HSI經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段:在20世紀(jì)80年代后期和90年代早期, HSI主要用在空間環(huán)境遙感以及軍事方面, 如偵查和監(jiān)視; 在過去十幾年, HSI被商業(yè)市場(chǎng)采納, 如食品檢測(cè)、安全、平板制造中的質(zhì)量控制和提高藥品產(chǎn)量等; 3)由于具有采用廣泛的電磁波譜[從紫外(UV)到近紅外(NIR)]獲取二維圖像的優(yōu)勢(shì), HSI已廣泛應(yīng)用于考古與藝術(shù)保護(hù)[2]、植被和水資源調(diào)控[3]、食品質(zhì)量安全控制[4]、犯罪現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)[5]、法醫(yī)鑒定[6]等。近年來, 高光譜相機(jī)的發(fā)展, 圖像分析方法和計(jì)算能力的提高, 使其在許多醫(yī)療領(lǐng)域得以應(yīng)用。
在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域, HSI仍然是一項(xiàng)比較新的技術(shù), 但它作為一種診斷和評(píng)估治療的非侵入性方法卻具有廣泛的潛在用途。這是因?yàn)樵跍y(cè)量不同波長(zhǎng)的光的反射和吸收時(shí), HSI具有從高光譜圖像中提取每個(gè)像素的光譜特征同時(shí)提供關(guān)于不同組織成分及其空間分布的信息的能力。在特定波長(zhǎng)下, 不同病理狀態(tài)組織的化學(xué)組成和物理特征有著不同的反射率、吸收度以及電磁能量, 表現(xiàn)為特征光譜峰存在差異, 通過分析這些光譜信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)組織狀態(tài)信息的定性或定量檢測(cè), 并根據(jù)高光譜圖像提供的空間分布信息, 實(shí)現(xiàn)組織不同病態(tài)的可視化, 從而診斷組織疾病狀態(tài)。在醫(yī)療領(lǐng)域, HSI的這種能力越來越多地應(yīng)用于疾病檢測(cè)和手術(shù)指導(dǎo)中[7, 8]。近十年來的文獻(xiàn)表明, 作為一種新型的、非接觸式的光學(xué)診斷技術(shù), HSI通過光譜圖像信息為臨床醫(yī)學(xué)提供了一種有效的輔助診斷手段, 具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/div>