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利用高光譜成像評(píng)估皮膚燒傷深度

閱讀:2229      發(fā)布時(shí)間:2019-1-28
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    燒傷深度分級(jí)對(duì)處理和治療皮膚燒傷至關(guān)重要。盡管到目前為止測(cè)試評(píng)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(píng)估的新方法,該技術(shù)利用特定的光譜帶來(lái)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(duì)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(guò)使用新的可測(cè)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(guò)程和愈后評(píng)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(lái)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(zhǎng)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?qǐng)D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(duì)應(yīng)于具有全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(duì)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(duì)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(guò)將高光譜成像與計(jì)算公式相結(jié)合來(lái)確定皮膚的光譜指數(shù),可以準(zhǔn)確地評(píng)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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