利用高光譜成像評估皮膚燒傷深度

    燒傷深度分級(jí)對處理和治療皮膚燒傷至關(guān)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(yīng)用。羅馬尼亞卡羅爾戴維拉醫(yī)藥大學(xué)利用Specim高光譜成像結(jié)合光譜指數(shù)的技術(shù)進(jìn)行燒傷深度評估的新方法，該技術(shù)利用特定的光譜帶來繪制具有不同燒傷程度的皮膚區(qū)域。光譜指數(shù)放大了正常皮膚和具有不同燒傷程度的區(qū)域之間的對比度，利用了由于燒傷皮膚中發(fā)生的形態(tài)和生理變化而發(fā)生的光譜幅度的差異。通過使用新的可測量光譜指數(shù)證明，可以生成準(zhǔn)確的燒傷分級(jí)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(yī)生根據(jù)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(xiàng)研究。本研究中提出的光譜指數(shù)的方法包括四個(gè)步驟：（1）高光譜圖像采集；（2）高光譜圖像處理；（3）計(jì)算來自高光譜圖像的每個(gè)像素中的燒傷光譜指數(shù)（SBSI）和（4）產(chǎn)生燒傷分級(jí)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(gè)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(nèi)都增加。第二個(gè)峰值的高度顯著差異，第三個(gè)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(biāo)。因此，考慮到這一重要區(qū)別在正常和燒傷皮膚的光譜特征中，波長λi= 556nm和λj= 760nm被認(rèn)為是計(jì)算SBSI指數(shù)的敏感值。

a）：SBSI 圖像；b)：燒傷分級(jí)圖（BCM）；c）：血液激光多普勒圖像；d）：血液激光多普勒數(shù)碼圖片；e）：光譜指數(shù)的6個(gè)燒傷分級(jí)

    圖為一名47歲男性胸部燒傷患者的燒傷分級(jí)結(jié)果。SBSI圖像（a）顯示SBSI指數(shù)越低，燒傷越深。 SBSI指數(shù)的負(fù)值對應(yīng)于具有全層燒傷或正常皮膚的皮膚區(qū)域（暗像素）。圖像中的亮像素（正SBSI值）對應(yīng)于具有淺表和深部分厚度燒傷的皮膚區(qū)域。使用聚類方法將SBSI指數(shù)的連續(xù)值范圍劃分為對應(yīng)于不同級(jí)別的燒傷，得到BCM（b）：深藍(lán)色/藍(lán)色表示具有全層和正常皮膚的區(qū)域（1級(jí)和2級(jí)），綠色/黃色表示深層區(qū)域（3級(jí)和4級(jí)），品紅色/紅色適用于皮膚淺表區(qū)（5級(jí)和6級(jí)）。

    實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭示，通過將高光譜成像與計(jì)算公式相結(jié)合來確定皮膚的光譜指數(shù)，可以準(zhǔn)確地評估燒傷深度。這種新方法是高光譜應(yīng)用和燒傷深度分級(jí)領(lǐng)域的重要進(jìn)展。

    參考文獻(xiàn)：SORIN VIOREL PARASCA et al. Hyperspectral index-based metric for burn depth assessment. Biomedical Optics Express, 2018: 5778.

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