導讀

本文介紹了光譜成像技術如何革新醫療檢測，通過捕捉組織的“光譜指紋”，實現無創、精準的早期癌癥診斷與術中導航。以友思特Muse 9-SNS相機為例，闡述了其在皮膚癌篩查、病理分析和內窺鏡應用中的潛力，推動醫療影像從形態學邁向分子級量化分析的新時代。

引言：醫學影像的困境與突破

傳統的醫學影像，無論是RGB彩色照片還是放射影像，捕捉的大多是形態學信息。然而，很多病癥更多潛伏在表層皮膚以下，通過常規檢測難以判別異常情況。比如皮膚癌，尤其是黑色素瘤，是全球發病率持續上升的癌癥之一，其治愈的關鍵在于早期發現和徹底切除。早期診斷方面，常規的皮膚癌檢測大多是通過活檢切片，但這種方法是有創形式，且檢測流程復雜，對于大面積可疑病變或面部等敏感部位并不友好。

在治療階段，對于采用藥物治療或光動力療法的患者，傳統上通過測量病灶尺寸變化來評估療效，這種方法滯后且不靈敏。因此，外科醫生在切除皮膚癌時，仍然面臨一個核心難題：如何準確界定腫瘤的邊界？肉眼和皮膚鏡下的觀察帶有主觀性，可能導致切除不凈（殘留復發）或過度切除（造成不必要的損傷和疤痕）。

因此，醫療領域需要一種成像技術的革新，同時獲取除了形態以外的更多信息，借助多模態信息實現更精準、快速的檢測與診斷。

一、革新醫療檢測——光譜成像技術

現在，一項新的技術—高光譜成像正通過揭示人眼不可見的分子級“光譜指紋”，為早期癌癥診斷開辟了一條全新的道路。

光譜成像技術將成像與光譜技術相結合，通過獨特的分光技術，為圖像中的每一個像素點（Pixel）都記錄下一個完整而連續的光譜曲線。這意味著，它不僅在空間上“看見”目標，更在光譜維度上“解析”目標。每一個分子都有其獨特的光吸收、反射和散射特性，就像人類的指紋一樣，這被稱為“光譜指紋”。

友思特Muese 9-SNS相機是一款獨特的多光譜相機。其技術原理與市面上常見的光譜相機不同：相機內部搭載多個成像傳感器，利用多色反射鏡獲取多個濾波光譜圖像，并基于光譜預測模型，進一步還原更多波段的光譜信息。最終能夠實現在400-1000nm光譜范圍以內，同時并排展示22張640萬像素的光譜圖像，最高實時成像幀率達50Hz，是一款高分辨率、高幀率、實時成像的光譜相機。

二、光譜相機的醫療應用——“光學活檢”

光譜相機為醫療檢測提供了一種基于光學的活檢方法

以皮膚癌檢測為例，一塊可疑的皮膚病變在RGB相機下可能只是一個顏色略深的斑塊。但在光譜相機的“眼中”，這個斑塊是由數百萬個像素點構成的，每個像素點都攜帶著其下方組織的生化信息——膠原蛋白的含量、血紅蛋白的濃度與氧合狀態、黑色素的分布、細胞核的密度等。癌變組織由于細胞代謝異常、組織結構紊亂，其“光譜指紋”與周圍的健康組織存在細微但可測量的差異。光譜成像的核心任務，就是精準地捕獲并量化這些差異。

得益于Muses9-SNS 的實時成像與手持操作，醫生只可以對病變部位進行無接觸拍攝，即可在實時獲得其深層的光譜數據，特別是異常光譜信號區域。通過預先設置的機器學習模型對癌變“光譜指紋”數據庫進行比對分析，系統能夠以極高的準確率對病變進行良惡性分類，甚至區分黑色素瘤、基底細胞癌和鱗狀細胞癌等不同類型。這為患者提供了無痛、快速且高效的初步篩查和診斷工具，特別適用于高危人群的定期隨訪。

另外，Muses9-SNS是標準的C接口，可以與有C接口的顯微鏡相連接。與推掃式光譜相機不同，SNS光譜相機直接面陣實時成像，無需機械運動裝置，非常適合拍攝顯微鏡鏡頭下的病理切片樣本。通過對離體的組織切片進行高光譜成像，可以超越傳統H&E染色的局限，提供更豐富的生化信息，輔助病理醫生進行更復雜病例的診斷和分型。

光譜相機的潛力遠不止于以上應用。其技術原理具有普適性，在多種醫療檢測中展現出巨大潛力

內窺鏡檢測

集成到胃腸內窺鏡或支氣管鏡中，在檢查過程中實時提供食管癌、胃癌、結直腸癌、肺癌等黏膜組織的光譜信息，輔助醫生發現平坦型、早期癌變，提高活檢的命中率。

術中導航

在皮膚科、乳腺外科等手術中，利用光譜相機對手術區域進行拍攝掃描，通過特定的算法分析黑色素、血紅蛋白等的光譜特征，可以生成一張偽彩色的“腫瘤邊界圖”。這張圖能清晰地顯示出即使在正常外觀皮膚下浸潤的癌細胞，為醫生提供了一張精確的“導航地圖”，幫助醫生實時區分腫瘤組織與正常的腦組織或腺體組織，確保腫瘤的徹底清除，同時最大程度保護關鍵功能區域。

三、挑戰與未來：邁向超視覺的醫療時代

盡管前景廣闊，光譜成像技術在臨床普及仍面臨挑戰。數據的海量性對處理算法和計算能力提出了高要求；建立標準化、大規模的光譜數據庫是推動AI診斷模型發展的關鍵；此外，設備的成本控制和臨床工作流的無縫集成也需要持續優化。

未來，隨著多種類成像技術的發展，以及人工智能算法的深度融合，我們正邁向一個超視覺的時代。屆時，癌癥診斷將不再僅僅依賴于醫生的經驗和有限的形態學信息，而是基于更多客觀、量化的分子光譜數據，以及更豐富的多模態信息。

友思特 Muses9 光譜相機系列

友思特快照多光譜相機 Muses-SnS世界上第一臺 4K 視頻速率快照光譜相機和實時光譜映射儀，用于實時采集、捕獲、可視化和分析。UHD/4K圖像分辨率，基于AI的光譜模擬技術，先進的超快光譜分類與視頻速率采集并行，實時顯示監督/無監督分類圖 。370-1000nm光譜范圍，90%光通量，適用透射、反射、熒光三種操作模式。

友思特高光譜相機 MUSES9-HS是一款基于全幀可調濾光片的高光譜相機，提供卓越的光通量 (94%) 和調諧范圍 (370-1000nm)。在幾十秒內，MUSE9-HS 會自動采集一個超立方體圖像堆棧，其中包含多達 126 張（可擴展至 315 張）清晰聚焦的 640 萬像素光譜圖像，總共包含 640 萬個光譜。

審核編輯 黃宇