高光譜相機(jī)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用：病理分析、智慧中醫(yī)與成分分析

高光譜成像技術(shù)（Hyperspectral Imaging, HSI）通過捕捉物質(zhì)的連續(xù)光譜信息與空間信息，形成“光譜立方體”，能夠揭示傳統(tǒng)成像技術(shù)無法獲取的分子級特征。作為國內(nèi)光譜技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，深圳市中達(dá)瑞和科技有限公司依托自主研發(fā)的高光譜相機(jī)與光譜云平臺，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了多項突破性應(yīng)用。本文聚焦其在病理分析、病毒檢測及成分分析中的核心價值與實踐成果。

一、病理分析：精準(zhǔn)診斷與效率提升

高光譜相機(jī)通過非侵入式成像，結(jié)合人工智能算法，為病理診斷提供了高精度、自動化的解決方案。

腫瘤檢測與分級

·良惡性區(qū)分：基于病理切片的光譜特征差異（如血紅蛋白吸收峰、細(xì)胞核密度等），HSI技術(shù)可區(qū)分正常組織與癌變組織。例如，在胰腺癌檢測中，結(jié)合支持向量機(jī)（SVM）模型，分類準(zhǔn)確率可達(dá)94%以上。

·惡性程度評估：針對腦膠質(zhì)瘤等復(fù)雜病變，中達(dá)瑞和的推掃式高光譜相機(jī)（VIX系列）可提取病灶區(qū)域的光譜曲線，結(jié)合深度學(xué)習(xí)模型（如SMLMER-ResNet），顯著提升分類特異性（94.55%）與敏感性（90.83%）。

實時診斷與流程優(yōu)化

·自動化分割：通過光譜圖像與空間信息的融合，算法可自動分割腫瘤邊界，減少人工標(biāo)注誤差。

·快速篩查：全鏈路光譜云平臺支持海量數(shù)據(jù)實時處理，將傳統(tǒng)病理分析的數(shù)小時縮短至分鐘級，適用于大規(guī)模癌癥篩查。

案例：

中達(dá)瑞和與多家三甲醫(yī)院合作，利用HSI技術(shù)對胃組織顯微切片進(jìn)行分析，通過假彩色圖像與光譜曲線對比，成功區(qū)分癌組織與正常組織，為術(shù)中快速決策提供依據(jù)。

二：中醫(yī)領(lǐng)域：中醫(yī)舌診面診

中達(dá)瑞和將高光譜成像技術(shù)引入中醫(yī)領(lǐng)域，解決傳統(tǒng)舌診依賴主觀經(jīng)驗的痛點。

技術(shù)原理

光譜舌象采集：使用VX系列高光譜相機(jī)，采集舌體400-1000nm波段連續(xù)光譜信息，生成包含顏色、紋理、反射率的三維數(shù)據(jù)立方體

特征提?。和ㄟ^光譜云平臺量化舌苔厚度、濕度、裂紋分布，并提取舌下靜脈曲張程度、瘀斑面積等關(guān)鍵指標(biāo)。

核心應(yīng)用

疾病輔助診斷：聯(lián)合廣東中醫(yī)藥大學(xué)分析7萬+份舌象數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)：

糖尿病患者舌體光譜在950nm處反射率顯著降低（與血糖代謝相關(guān)）；

肝郁氣滯患者舌下靜脈曲張區(qū)域在紅光波段（630nm）吸收率提升23%。

療效評估：監(jiān)測中藥調(diào)理過程中舌苔光譜變化，量化濕熱證患者舌苔黃膩指數(shù)下降趨勢，為治療方案調(diào)整提供依據(jù)。

實踐成果

與優(yōu)本健康科技合作，其開發(fā)“智能舌診儀”，實現(xiàn)：舌體自動分割準(zhǔn)確率98.7%；舌色分類（淡白、紅絳、紫暗）準(zhǔn)確率92.4%；舌裂識別靈敏度達(dá)89.3%。

三、成分分析：藥品與中藥材的質(zhì)量控制

高光譜成像技術(shù)通過“光譜指紋”識別物質(zhì)成分，為藥品生產(chǎn)與中藥鑒定提供無損、高效的解決方案。

藥品品控與研發(fā)

活性成分檢測：利用近紅外光譜分析片劑中API（活性藥物成分）的分布均勻性，避免批次差異（圖22）。

包裝缺陷識別：通過反射光譜差異檢測鋁塑板密封性，漏檢率低于0.1%。

中藥材鑒別

真?zhèn)舞b定：對比西洋參與桔梗在1200nm波段的光譜圖像，可快速識別摻假行為。

產(chǎn)地溯源：不同產(chǎn)地的當(dāng)歸因土壤成分差異，其光譜特征具有顯著區(qū)分度（如水分吸收峰位置）。

品質(zhì)分級：通過黃酮類化合物在特定波段的吸收強(qiáng)度，量化銀杏葉有效成分含量。

四、技術(shù)優(yōu)勢與未來展望

中達(dá)瑞和的高光譜相機(jī)憑借以下核心能力，持續(xù)推動生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的革新：

技術(shù)領(lǐng)先性：全球獨有的凝采式、推掃式、光計算重構(gòu)技術(shù)，光譜分辨率達(dá)0.5nm。

全鏈路平臺：光譜云平臺集成數(shù)據(jù)采集、AI分析與結(jié)果輸出，支持定制化算法開發(fā)。

高光譜成像技術(shù)正重新定義生物醫(yī)學(xué)的檢測邊界。從病理切片的智能診斷到病毒快速篩查，再到藥材成分的精準(zhǔn)量化，中達(dá)瑞和通過“光譜+AI”的雙引擎驅(qū)動，為行業(yè)提供了高效、可靠的解決方案，助力醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)邁向數(shù)字化與智能化。

審核編輯 黃宇