加拿大生物诊断研究所开发了一种用于评估烧伤的成像工具
挑战
解决方案
结果
- 有效的，非侵入性的评估烧伤的工具
- 灵活的测试环境
- 加速算法开发过程
“MathWorks工具使我们能够彻底探索数据，理解它，并将最佳数据分析方法组合在一起。”
Lorenzo Leonardi博士，加拿大生物诊断研究所
医生通常根据病人第一次入院时伤口的外观来评估烧伤的深度和严重程度。这种方法通常不能提供准确的图像，因为某些烧伤会随着时间的推移而恶化。即使是复杂的技术，如超声和热成像，也不能确保正确的诊断。结果，在确定治疗方法时，组织可能会受到不可逆的损伤。
加拿大国家研究委员会下属的生物诊断研究所的研究人员开发了一种工具，使医生能够在有时间挽救组织的情况下检测和治疗受到威胁的组织。该工具使用近红外(NIR)光谱和成像来监测伤口部位皮肤血流动力学(氧利用率和血容量)的变化。研究人员使用MathWorks工具分析他们的数据，并用算法方法进行实验。
该项目的首席研究员Los manbetx 845renzo Leonardi博士说:“MathWorks产品让我们可以毫不费力地探索大量数据分析选项。”
挑战
Leonardi博士的研究小组由Michael Sowa、Bernhard Schattka、Trevor Posthumous、Michelle Hastings和Jeri Payette组成，他们着手开发一种可靠、客观且易于使用的技术，用于在损伤发生后尽快评估烧伤。他们知道烧伤会改变皮肤的血液动力学。他们还知道不同程度的烧伤在烧伤后阶段有不同的血流动力学反应。他们需要一种方法来评估烧伤后早期的组织血流动力学。
为了获得更清晰的图像，他们决定使用近红外分光镜来研究表皮和真皮深层。近红外光能比可见光更深入地穿透组织，在肉眼看到组织状态变化之前探测到它们。
研究人员将不得不尝试几种近红外光收集、分析和可视化方法。他们将需要一个灵活的软件环境，在其中建模和模拟概念，并评估一系列算法。
解决方案
他们首先调查烧伤对皮肤的影响。血红蛋白是组织内氧含量的标志，可以用近红外光“看到”。因此，他们测量了血红蛋白水平和组织血容量。
使用了两种数据收集设备:带多光纤探头的点光谱仪和高密度CCD相机。光谱仪照亮感兴趣区域的组织，并收集重新发射的光。CCD相机和波长选择器让他们获得不同波长的烧伤组织图像。这些光谱信息帮助他们确定组织是否氧合良好，是否有血液供应。
MathWorks产s manbetx 845品帮助他们管理可能难以处理的数据。例如，当CCD图像提供的空间分辨率超出需要时，他们使用小波工具箱中的小波压缩和分解方法对数据进行分解或压缩。
在MATLAB中，他们模拟了烧伤如何影响表皮和真皮深层。然后，他们使用信号处理工具箱和图像处理工具箱快速开发不同的算法方法来收集和分析光谱图像。
图像处理工具箱中的图像配准功能让他们纠正因患者轻微运动而错位的图像。莱昂纳迪解释说:“图像配准对我们的应用程序至关重要，因为我们需要确保当患者移动和呼吸时，图像不会扭曲。”
临床试验正在加拿大最大的烧伤中心多伦多的Sunnybrook医院进行，那里的外科医生正在使用成像工具对烧伤进行分类。到目前为止，结果是有希望的，NRC计划申请FDA批准开发该产品的商业版本。
结果
有效的，非侵入性的评估烧伤的工具．Leonardi博士和他的团队证明，近红外光谱可以可靠地确定损伤组织深处的氧饱和度和血容量变化。他们的诊断工具使临床医生能够区分不同严重程度的烧伤，并尽早确定适当的治疗方法，以防止不可逆的组织损伤。
灵活的测试环境．MATLAB和工具箱使测试和修改算法变得容易。例如，当最小二乘拟合方法用于分析光谱仪和CCD相机收集的数据时产生了不现实的结果，研究人员使用优化工具箱切换到线性规划。Leonardi说道:“我们在几天内便重新开始运营。“从头开始编写这个程序将花费更多的时间。”
加速算法开发过程．我们不能没有信号处理工具箱和图像处理工具箱，”Leonardi说。“从头开始编程我们的算法会花费我们大量的时间、精力和精力。工具箱确实加快了我们的工作速度。”
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