高光譜成像技術在生物醫學中的應用進展
2020-08-11 17:01:29
根據應用劃分, HSI經歷了三個發展階段:在20世紀80年代后期和90年代早期, HSI主要用在空間環境遙感以及軍事方面, 如偵查和監視; 在過去十幾年, HSI被商業市場采納, 如食品檢測、安全、平板制造中的質量控制和提高藥品產量等; 3)由于具有采用廣泛的電磁波譜[從紫外(UV)到近紅外(NIR)]獲取二維圖像的優勢, HSI已廣泛應用于考古與藝術保護[2]、植被和水資源調控[3]、食品質量安全控制[4]、犯罪現場檢測[5]、法醫鑒定[6]等。近年來, 高光譜相機的發展, 圖像分析方法和計算能力的提高, 使其在許多醫療領域得以應用。
在生物醫學應用領域, HSI仍然是一項比較新的技術, 但它作為一種診斷和評估治療的非侵入性方法卻具有廣泛的潛在用途。這是因為在測量不同波長的光的反射和吸收時, HSI具有從高光譜圖像中提取每個像素的光譜特征同時提供關于不同組織成分及其空間分布的信息的能力。在特定波長下, 不同病理狀態組織的化學組成和物理特征有著不同的反射率、吸收度以及電磁能量, 表現為特征光譜峰存在差異, 通過分析這些光譜信號可以實現組織狀態信息的定性或定量檢測, 并根據高光譜圖像提供的空間分布信息, 實現組織不同病態的可視化, 從而診斷組織疾病狀態。在醫療領域, HSI的這種能力越來越多地應用于疾病檢測和手術指導中[7, 8]。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。
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