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光学工程
多光谱成像技术应用于医学领域
      医生和研究人员正在改造一项人造卫星长期应用的技术来进行基础研究。多光谱成像使用一个照相机和某个特定的可见光的波长和红外线的波长来进行拍照。它甚至可以对内部的结构进行摄影,因为某些波长的光可以无任何伤害的穿透人体。
      X射线和磁共振成像在医学上非常的有用,但是它们并不能告诉医生他们想知道的每一件事情。为获得关于各种不同疾病的结构效应和化学上的详细资料的更为清楚的描述,研究人员正在改造一项人造卫星长期应用的技术来进行医学的基础研究。 
      这项技术叫做“多光谱成像(multispectral imaging)”,它使用一个照相机和某个特定的可见光的波长和红外线的波长来对胎块(moles)和其它的表面结构进行拍照。它甚至能对脑或是肿瘤的内部结构进行拍照,这是因为某些波长的光线可以穿透这些组织,而对它们毫无伤害。通过对不同的生物组织(比如说水和脂肪)选择合适的波长的光线,研究人员就可以获取其它一些难以获得的详细资料,就像人造卫星利用适当波长的红外线可以获得人口稠密的城市地区的热度信息一样。 
      各个大学的工程师都在积极开发这种用于医学的影像工具,他们中间有许多人获得了美国国家卫生部(NIH the National Institutes of Health)的基金支持。因为多光谱成像可以实时的工作,所以它们可以用在很多的方面,比如可以在手术室为医生提供指导。Alexander Gorbach是位于马里兰州贝塞斯达市(Bethesda)的国家卫生部临床中心的一名研究人员,他目前正在建立一个系统以帮助神经外科医生辨别脑中的癌组织和正常的组织,该系统基于这样的事实,放大后的癌细胞核和正常细胞的细胞核对光线的反射情况不同。这个影像机可以帮助脑外科医生准确的知道应该在什么地方施以手术。 
     这项技术也可以帮助医生在不对病人进行开刀的情况下,获取相关的医疗数据。麻省理工学院激光生物医学研究中心(MIT’s Laser Biomedical Research Center)的主任Michael Feld说,“这是它的一大优势,不需要移除某些组织就可以得到必要的信息。”Feld目前正在从事开发一种系统,用来确定动脉粥样斑(plaques in arteries)里的钙含量,这个信息可以告诉心脏病专家这些组织是否出了问题。收集这些适当的化学信息是可行的,这是因为不同类型的分子以特定的模式吸收和反射光线。 
      利用这个效应,可以在一些癌症的诊断上产生重大的影响。Sergio Fantini是马萨诸塞州(MA Massachusetts)美德福德市(Medford)Tufts大学电子工程系的一名教授,他目前在用不同波长的红外线来测定乳 房组织中的氧含量,这一点是非常重要的,那是因为癌细胞与普通细胞相比,会消耗更多的氧。当前,采用传统的乳 房X线照相术,有90%的可疑症状在病发初期都可以被发现。但是,Fantini说,“我们希望通过对氧含量的测定来辨别良性和恶性的肿瘤。”这有可能使每年几十万的妇女从痛苦的活组织切片检查中解脱出来。美国奥斯汀得克萨斯大学(the University of Texas at Austin)的研究人员正在进行一项人体实验,希望借此了解多光谱成像是否可以取代当前的宫颈癌的检查。他们希望把假阳性(false positive)率降低到差不多40%的水平,他们估计这样的话,每年就能够节约6.25亿美元的支出。如果这些实验证实了多光谱成像的医学价值,医生将可以以一个全新的视角来对待他的病人。

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