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【中國儀器網(wǎng) 行業(yè)應(yīng)用】高光譜成像技術(shù)(HSI)是一種結(jié)合成像和光譜的混合模式搶抓機遇，通過在二維檢測器陣列的每個像素處收集光譜信息，產(chǎn)生空間和光譜信息的三維數(shù)據(jù)集表示。
根據(jù)空間成像方式的不同全面闡釋，成像光譜儀主要分為擺掃式成像光譜儀、推掃式成像光譜儀和凝視式成像光譜儀競爭力所在。擺掃式成像光譜儀采用線陣探測器同時獲取瞬時視場像素的所有光譜維信息引人註目，由掃描鏡的左右擺動掃描與平臺的沿軌道運動共同完成二維空間成像。這種逐像素成像的方式具有總視場范圍廣溝通機製、光譜數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定性高等優(yōu)點好宣講，不足之處是由于采用光機掃描，每個像元的凝視時間相對較短方式之一，嚴重制約著光譜和空間分辨率及信噪比生動。推掃式成像光譜儀采用面陣探測器同時獲取待測物空間一個成像行中每個空間像素的所有光譜維信息新型儲能，通過平臺沿軌道推掃實現(xiàn)列方向的空間成像創新能力。這種方法是逐行獲取數(shù)據(jù)的，凝視時間大大增加範圍，能夠獲得更高的系統(tǒng)靈敏度和數(shù)據(jù)信噪比求得平衡，不足之處是由于探測器器件尺寸和光學(xué)設(shè)計較困難，無法獲得較大的總視場角空間廣闊。凝視型式成像光譜儀利用面陣探測器依次記錄二維空間各個波段的圖像數(shù)據(jù)至關重要。這種成像系統(tǒng)自身沒有運動部件，結(jié)構(gòu)較為緊湊服務品質，但由于采用逐個波段依次獲取數(shù)據(jù)的方式的發生，要想獲得像素的全部光譜信息需要較長的時間組成部分，因此不適宜測量快速變化的目標，且光譜分辨率比較低新的動力，無法滿足精細光譜探測的要求的過程中。
參閱近十年來的文獻可知，作為一種新型的廣泛關註、非接觸式的光學(xué)診斷技術(shù)促進進步，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?br />
HSI能夠同時獲取待測物體的圖像信息和光譜信息優勢領先，具有圖譜合一的優(yōu)勢迎來新的篇章。利用HSI對組織進行檢測時，光能夠穿透生物組織一定的厚度推動並實現。由于生物組織結(jié)構(gòu)的不均一性薄弱點，光在各個方向發(fā)生散射，而血紅蛋白優化程度、黑色素和水會吸收不同波長的光形勢，因此，不同組織或器官的反射光譜取決于自身的生物化學(xué)和組織學(xué)特性取得明顯成效，這就為鑒別正常組織和癌變組織提供了強有力的依據(jù)約定管轄。圖像中每個像素的光譜特征使HSI技術(shù)能夠識別各種病理狀況。在非侵入性癌癥檢測創新的技術、糖尿病足潰瘍發揮、心臟和循環(huán)系統(tǒng)病理學(xué)及其他疾病檢測、手術(shù)指導(dǎo)等方面發(fā)揮了重要作用更加堅強。
癌癥檢測
到目前為止與時俱進，組織病理學(xué)仍然是各種癌癥診斷的金標準，但是初步建立，這種方法對人體損傷較大且成本較高綜合運用，終的診斷結(jié)果仍取決于病理學(xué)專家的主觀判斷，難免會存在一定的片面性的方法。癌變過程往往伴隨著組織結(jié)構(gòu)在細胞和亞細胞水平上的變化實事求是，這些組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)和生物化學(xué)成分變化是癌癥早期診斷非常重要的標識信號。HSI將成像技術(shù)和光譜技術(shù)相結(jié)合落到實處，使得利用HSI技術(shù)能夠同時獲得實驗對象的化學(xué)和物理特征服務水平，并具有良好的空間分辨率，在不同器官的癌癥診斷方面具有很大的應(yīng)用潛力技術創新。
心臟和循環(huán)系統(tǒng)病理學(xué)
心臟病仍然是男性和女性死亡的主要原因處理方法。HSI已經(jīng)在體內(nèi)(動物和人體研究)和體外的心臟和循環(huán)系統(tǒng)病理學(xué)中進行了探索。外周動脈疾病(PAD)涉及動脈粥樣硬化閉塞動脈循環(huán)到下肢持續向好，這可能導(dǎo)致休息疼痛習慣，下肢潰瘍甚至肢體截肢充足。傳統(tǒng)的方法如踝肱指數(shù)等無法提供高度的特異性和靈敏度來預(yù)測PAD患者組織損傷的愈合。HSI能夠非侵入性地測量氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白濃度的積極性，以創(chuàng)建解剖氧合圖方案。
糖尿病足
足部潰瘍是糖尿病的嚴重并發(fā)癥，開發(fā)糖尿病足治療新評估技術(shù)是該領(lǐng)域研究人員不斷關(guān)注的問題十大行動。近年來左右，一些研究人員已經(jīng)測試了HSI定量組織氧合(氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白)的能力，并預(yù)測了糖尿病足的潰瘍形成和愈合綜合措施。
其他疾病
除了上述應(yīng)用外可靠保障，HSI也廣泛應(yīng)用在其他生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如檢測齲齒和人喉黏膜變化設計標準、視網(wǎng)膜領(lǐng)域等疾病開展。此外，HSI在除皮膚癌外的其他皮膚疾病檢測方面也發(fā)揮了重要作用發揮重要帶動作用，如皮瓣移植預(yù)后及監(jiān)測意向、皮損檢測、皮膚色素檢測等至關重要。血運障礙是皮瓣移植手術(shù)后的常見并發(fā)癥發展空間，嚴重者可導(dǎo)致大塊組織壞死或手術(shù)失敗，而術(shù)后的早期監(jiān)測可使外科醫(yī)生通過及時的干預(yù)來減小并發(fā)癥的影響有所應。
手術(shù)指導(dǎo)
手術(shù)是一種醫(yī)學(xué)專業(yè)足了準備，使用醫(yī)學(xué)的具侵入性的工具來診斷或治療一些病理狀況并幫助改善身體功能。任何*都會對患者的健康造成一些風(fēng)險著力提升，手術(shù)的成功取決于手術(shù)室的設(shè)備深刻內涵、外科醫(yī)生的表現(xiàn)以及手術(shù)中的可視性(目標和周圍組織之間的對比度以及表面以下的視野)，能否準確地確定病變部位及其邊緣位置將直接影響*的成功率融合。HSI能夠為外科醫(yī)生提供病變區(qū)域在分子深入闡釋、細胞和組織水平上的圖像信息。因此完成的事情，HSI作為術(shù)中視力輔助工具已廣泛應(yīng)用于各種*中物聯與互聯。
HSI具有圖像和光譜合一的重要特性，具有獲取信息全面進入當下、測量波段范圍廣紮實、無需破壞被測物效高化、檢測精度高等優(yōu)勢新體系。目前，高光譜成像已經(jīng)成為了一種新興的生物醫(yī)學(xué)成像方法創造，它可以提供關(guān)于患者不難發現、組織樣本或不同疾病狀況更多光譜范圍的的空間和光譜信息貢獻法治，包括可見光譜、紅外和紫外光譜等發展需要。既可以反映樣本大小攻堅克難、形狀、缺陷等外部品質(zhì)特征顯示，又可以反映其內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)雙向互動、化學(xué)成分的差異，這些特點使得HSI在改進醫(yī)學(xué)診斷和臨床研究領(lǐng)域具有巨大潛力設計能力。HSI在疾病診斷和手術(shù)指導(dǎo)方面已取得重大進展品牌，是非侵入性及快速檢測人體疾病的手段和方法，可作為一種手術(shù)視覺輔助工具更為一致。
但是等形式，作為一項新興技術(shù)，HSI也存在一定的局限性品率。目前相貫通，高光譜檢測技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用還停留在實驗水平，這是因為需要從每個醫(yī)學(xué)高光譜圖像所包含的大量數(shù)據(jù)中提取有用信息積極影響，從數(shù)據(jù)校準和校正自動化方案、數(shù)據(jù)壓縮、譜維數(shù)降低和數(shù)據(jù)分析(檢測和分類)到確定終的結(jié)果都需要一定的時間越來越重要，這也是在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的一大挑戰(zhàn)互動講；并且更高的光譜分辨率、空間分辨率以及更大的光譜數(shù)據(jù)庫將提供更多的空間和光譜信息像一棵樹。因此過程中，如何實時快速地采集目標物體的圖像，如何將光譜儀器和算法有效融合在一起能運用，在短時間內(nèi)給出診斷結(jié)果達到，如何與其他成像方法相結(jié)合以及研究寬波段光譜儀，都是今后的主要研究方向不可缺少。隨著HSI的不斷發(fā)展與改進蓬勃發展，HSI將在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得更廣泛的應(yīng)用并發(fā)揮更大的作用。
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