光谱成像技术创新应用SpectrAPP高光谱成像技术监测伤口愈合过程

  伤口愈合过程是各种组织的再生共同作用的结果。创伤愈合的基本过程为：急性炎症期→细胞增生期→瘢痕形成期→表皮及其它组织再生。治疗不同原因（如创伤或慢性疾病）造成的伤口需要*不同的临床护理方式，所以伤口的严重程度及愈合活力的评估是确定治疗方法的先决条件。
  传统的活体组织检查分析虽然可以使诊断结果更加准确，但是活检的组织学分析通常只显示出非特异性炎症，而没有细胞密度、活力或坏死的信息，采样操作也会导致额外的局部组织损伤。而高光谱成像技术可以无接触地获取生物组织的光谱和空间数据，以此来反应伤口愈合过程中的动态变化，为无损监测并治疗各类伤口提供帮助。
  德国波恩大学的研究学者Mirwaes Wahabzada等人创建了体外3D伤口模型，并利用Specim PFD V10E（400-1000nm）高光谱推扫成像相机，对愈合过程中各阶段细胞数量与高光谱反射率的相关性进行了深入研究。研究人员在伤口模型上设置对照组和分别添加褥疮溃疡急性伤口渗出液（AWF）、慢性伤口渗出液（CWF）的三组进行培养，并在培养的0/5/10天进行伤口愈合评估。
 
  在分析光谱成像数据时，研究人员用无监督分类方法（XHC）将目标伤口的光谱曲线分为7个聚类，每类分别代表伤口愈合的不同阶段。深蓝色区域位于伤口严重的区域，光谱反射弱。伤口愈合过程中由于成纤维细胞数量增加，深蓝色面积会逐渐减小，其他区域的占比会逐渐增大。结果显示，三个条件下培养的伤口模型中，在AWF或CWF存在下培养的伤口模型中，连续检测到深蓝色聚类，这也与实际情况相符，AWF和CWF的存在阻滞了伤口的正常愈合。除光谱数据外，该实验还进行苏木精-伊红染色法（HE染色法）对目标组织的细胞数量进行评估验证。上图直观显示了对照组伤口愈合过程中0/5/10天的HE染色切片的显微观察图与高光谱聚类分析图的对应图，揭示了伤口愈合过程中的高光谱聚类结果与细胞数量的显著相关性。
 

  高光谱成像技术*的无损性、空间性和信息丰富等特点，或可以成为侵入性组织采样和分析的替代方法，在医学诊断和临床监测领域都有巨大应用潜力。

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