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利用高光譜成像評估皮膚燒傷深度
發布時間： 2019-01-28 點擊次數： 2405次燒傷深度分級對處理和治療皮膚燒傷至關重要。盡管到目前為止測試評估燒傷深度種類繁多，但都沒有獲得廣泛的臨床應用。羅馬尼亞卡羅爾戴維拉醫藥大學利用Specim高光譜成像結合光譜指數的技術進行燒傷深度評估的新方法，該技術利用特定的光譜帶來繪制具有不同燒傷程度的皮膚區域。光譜指數放大了正常皮膚和具有不同燒傷程度的區域之間的對比度，利用了由于燒傷皮膚中發生的形態和生理變化而發生的光譜幅度的差異。通過使用新的可測量光譜指數證明，可以生成準確的燒傷分級圖，顯示不同燒傷類型的空間分布、治療過程和愈后評估。
臨床醫生根據受損皮膚的深度將燒傷分為三類：一度燒傷（淺表燒傷），二度燒傷（部分厚度燒傷：淺部分厚度和深部分燒傷）和三度燒傷（全層燒傷）。9名患者（8名男性和1名女性），年齡在29至72歲，表淺部分厚度，深部分厚度和全層燒傷，參加了這項研究。本研究中提出的光譜指數的方法包括四個步驟：（1）高光譜圖像采集；（2）高光譜圖像處理；（3）計算來自高光譜圖像的每個像素中的燒傷光譜指數（SBSI）和（4）產生燒傷分級圖（BCM）。
正常和燒傷皮膚的反射光譜
從圖中可以看出，正常皮膚的反射光譜三個峰值在525nm（Rmax1 = 0.3071），556nm（Rmax2 = 0.2929）和分別為760nm（Rmax3 = 0.5826）。在燒傷皮膚中，反射光譜具有相同的形狀，但是反射率值在所有光譜范圍內都增加。第二個峰值的高度顯著差異，第三個峰值幾乎是正常皮膚的兩倍（ΔR= 0.4744），可以成為燒傷程度的指標。因此，考慮到這一重要區別在正常和燒傷皮膚的光譜特征中，波長λi= 556nm和λj= 760nm被認為是計算SBSI指數的敏感值。
a）：SBSI 圖像；b)：燒傷分級圖（BCM）；c）：血液激光多普勒圖像；d）：血液激光多普勒數碼圖片；e）：光譜指數的6個燒傷分級
圖為一名47歲男性胸部燒傷患者的燒傷分級結果。SBSI圖像（a）顯示SBSI指數越低，燒傷越深。 SBSI指數的負值對應于具有全層燒傷或正常皮膚的皮膚區域（暗像素）。圖像中的亮像素（正SBSI值）對應于具有淺表和深部分厚度燒傷的皮膚區域。使用聚類方法將SBSI指數的連續值范圍劃分為對應于不同級別的燒傷，得到BCM（b）：深藍色/藍色表示具有全層和正常皮膚的區域（1級和2級），綠色/黃色表示深層區域（3級和4級），品紅色/紅色適用于皮膚淺表區（5級和6級）。
實驗結果揭示，通過將高光譜成像與計算公式相結合來確定皮膚的光譜指數，可以準確地評估燒傷深度。這種新方法是高光譜應用和燒傷深度分級領域的重要進展。
參考文獻：SORIN VIOREL PARASCA et al. Hyperspectral index-based metric for burn depth assessment. Biomedical Optics Express, 2018: 5778.
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