標(biāo)準(zhǔn)成像技術(shù)利用可見(jiàn)光譜。眾所周知，可見(jiàn)光分為三個(gè)波段——紅、綠、藍(lán) （RGB）。這種人為的劃分對(duì)于能見(jiàn)度非常有用，但是，來(lái)自不同波長(zhǎng)的相關(guān)信息被忽略了。高光譜成像利用這些數(shù)據(jù)來(lái)改善我們看到的可見(jiàn)圖像。

高光譜成像的基本原理

    高光譜成像技術(shù)是利用成像光譜儀對(duì)目標(biāo)物體在光譜覆蓋范圍內(nèi)的數(shù)十或數(shù)百條譜線進(jìn)行連續(xù)掃描成像，在獲得目標(biāo)物體外部特征圖像信息的同時(shí)，也能獲得反應(yīng)其內(nèi)部成分的光譜信息。

它是如何工作的？

高光譜成像要求僅記錄光譜中的特定波段。這可以通過(guò)使用對(duì)光譜中唯一部分敏感的傳感器或在傳感器之前添加帶通濾波器來(lái)完成。它可以應(yīng)用于多個(gè)波段，從而產(chǎn)生大型 3D 陣列圖像，其中尺寸對(duì)應(yīng)于 x 和 y 坐標(biāo)以及給定的波長(zhǎng)?；叶葓D像是 2D 陣列，其中每個(gè)像素值都是圖像強(qiáng)度。RGB 圖像相當(dāng)于 3 個(gè)灰度圖像，或波長(zhǎng)維度為 3 的 3D 陣列。此陣列中每個(gè)像素的值對(duì)應(yīng)于特定波長(zhǎng)的強(qiáng)度。

此圖像的數(shù)據(jù)明顯多于標(biāo)準(zhǔn)圖像，因此更難分析。然而，這些數(shù)據(jù)既不需要造影劑，也不需要電離輻射。

高光譜成像的優(yōu)勢(shì)

材料在不同波長(zhǎng)下具有不同的反射率。標(biāo)準(zhǔn)成像能分辨這些材料的顏色差異，并用于可視化目的。但是，高光譜成像具有更好的區(qū)分視野中的物體的能力，甚至可以暴露看不見(jiàn)的物體。

在特定波長(zhǎng)下，表面下的血管會(huì)改變反射，因此可以被檢測(cè)到。腫瘤具有與健康組織不同的材料特性，導(dǎo)致不同的高光譜反射，從而可以識(shí)別和分割腫瘤。高光譜成像可以檢測(cè)肉眼無(wú)法看到的差異。

人工智能和高光譜成像在機(jī)器人輔助手術(shù)中的應(yīng)用

在機(jī)器人輔助手術(shù) （RAS） 期間，特別是在內(nèi)窺鏡檢查中，重要的是要遠(yuǎn)離下面的血管和神經(jīng)束。高光譜成像可以實(shí)時(shí)檢測(cè)這些。雖然可以檢測(cè)底層結(jié)構(gòu)，但為了全面了解表面下的解剖結(jié)構(gòu)，使用了人工智能和深度學(xué)習(xí)方法。通過(guò)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)高光譜數(shù)據(jù)并在視野中分割隱藏的血管、神經(jīng)束和腫瘤，可以可視化底層解剖結(jié)構(gòu)。這些可以描繪在RGB圖像上，并向外科醫(yī)生提供警告，從而根據(jù)手術(shù)需要安全地避開(kāi)或接近這些結(jié)構(gòu)。此功能在不使用輻射（X 射線）或造影劑的情況下為手術(shù)增加了另一層安全性。