高光譜成像儀是一個新興的，非破壞性的，先進的光學檢測儀器，它具有光譜和成像的雙重功能，這種雙重功能使得高光譜成像能夠同時提供實驗對象的化學和物理特征，并具有良好的空間分辨率。本文對高光譜成像以前的原理及其在醫學診斷領域的應用作了介紹，感興趣的朋友可以了解一下！
高光譜成像儀的原理：
高光譜成像不同于傳統成像與光譜，它綜合了兩者特點能夠同時獲得目標對象的圖像和光譜信息。傳統成像是以特定波長記錄每個像素的強度，主要提供研究對象的空間信息，即物理信息；傳統光譜是以多個波長范圍記錄某個像素的強度，主要提供研究對象的光譜信息，即化學信息；而高光譜成像是以多個波長記錄每個像素的強度，能夠同時提供研究對象的空間和光譜信息，即物理信息和化學信息。
也就是說，高光譜成像上每個像素能夠提供幾十到幾百個連續狹窄波段的光譜信息，同時，任何一個波長的光譜數據都能生成一幅圖像，從而實現了“圖譜合一”。因此，高光譜圖像包含三維數據信息，也稱為數據立方體（Data Cube），或超立方體（Hypercubes）。
高光譜成像儀在醫學診斷領域的應用：
高光譜成像作為一種特殊的光學診斷技術最初應用于遙感測量，然后應用于農產品品質評價與食品安全檢測，考古研究與藝術保存領域回，最近開始應用于生物醫學領域，特別是疾病診斷和健康監測，表現出極大的潛力，臨床應用情景十分廣闊。
1.體表組織和器官的原位醫學高光譜成像診斷
體表組織和器官，主要包括乳腺、嘴唇、舌頭、喉、眼睛等，可以直接反射光源輻照，原位獲取其高光譜圖像。例如，有研究者利用高光譜成像系統，獲取正常志愿者及惡性腫瘤患者嘴唇和舌頭的原位高光譜圖像。發現正常志愿者不同解剖部位的光譜在強度和線型不同，同樣解剖部位的不同測量點的光譜強度和線型相似；病患的正常部位與損傷部位光譜在強度、線型及峰強位置不同，利用這些差別能夠診斷嘴唇和舌頭惡性腫瘤。高光譜成像能夠原位診斷體表組織和器官的病變，為快速無損檢測提供技術支持。
2.體內組織和器官的離體醫學高光譜成像診斷
對于人體內部組織及臟器，往往是手術切除后進行離體高光譜成像，主要包括胃、肺、淋巴結、動脈等。例如有研究者應用高光譜成像系統研究人體大動脈離體組織，以組織病理學結果作為參考標準，鑒別動脈粥樣硬化斑。獲取白光及紫外光激發的組織高光譜圖像，采用監督分類和非監督分類算法，評估反射光譜和熒光光譜。結果表明高光譜圖像能夠鑒別動脈粥樣硬化損傷及對高級損傷進行分類，監督分類效果好于非監督分類。高光譜成像能夠診斷離體體表組織和器官的病變，為快速診斷提供新的途徑和方法。
3.病理學切片及細胞顯微高光譜成像醫學診斷
對于病理學切片及細胞等微小尺度對象，常規高光譜成像一般在空間分辨率上無法滿足要求，通常需將高光譜成像與顯微鏡整合，獲得高空間分辨率和光譜分辨率。例如研究者將高光譜成像系統與顯微鏡整合，獲得高分辨顯微高光譜成像系統，波長范圍365nm～800nm，光譜分辨率約1nm，空間分辨率約0.6nm。他們利用該系統獲取常規H&E 染色皮膚組織切片的高光譜圖像，采用光譜波形交叉相關分析方法，對正常、良性病變及惡性病變皮膚組織光譜進行分類，正確率超過 85%。結果表明高光譜成像系統整合顯微鏡，能夠檢測皮膚組織切片，鑒別正常、良性病變及惡性病變皮膚組織。通過將高光譜成像儀與顯微鏡整合形成可顯微鏡的高光譜成像系統，具有高空間分辨率和光譜分辨率，能夠診斷病理學切片及細胞等微小尺度病變。
綜上所述，高光譜成像實現了光譜和圖像的合二為一，具有獨特的雙重功能，能夠應用于醫學診斷。表現出如下特征：
（1）成像系統多樣化，視場范圍從大到小兼備；
（2）研究對象廣泛化，從易于接觸的人體器官和組織，例如，皮膚、舌頭、乳房、眼睛等，到難以接觸的內部臟器；
（3）臨床診斷實用化，高光譜成像系統與光纖、內窺鏡等整合，使得系統具有更強的原位活體研究能力，能夠研究人體內部臟器；
（4）分析方法功能化，多種化學計量學方法都適用于高光譜數據立方體，并且實現自動識別和檢測及診斷。
總之，高光譜成像在醫學領域有巨大的應用前景。
