【技術文章】Specim在醫療應用上的解決方案

上游主要是以醫藥制造行業包括原料、制藥、醫療器械等，中游為醫藥批發、零售，下游是各類醫療機構及消費者。

1）快速鑒別不同品種

基于FX17高光譜成像光譜儀,采集大花紅景天和長鞭紅景天的高光譜數據，結合人工神經網絡能有效、快速、無損、準確地對不同品種的紅景天藥材進行分類與鑒別。

來自文獻：

大花紅景天和長鞭紅景天的無損鑒別_鐘玉琴

高光譜成像技術鑒別大花紅景天和四裂紅景天_李濤

高光譜成像技術鑒別紅景天的品種_李濤

基于高光譜成像技術的紅景天品種神經網絡模式識別方法_李濤

2）可快速識別不同產地

采用的高光譜成像系統由成像模塊、移動模塊和計算機模塊組成。成像模塊包含成像光譜儀(ImSpector-V10E，Specim)，近紅外光譜相機(OWL-640-mini，RaptorPhotonics)，近紅外成像鏡頭(OLES23，Specim)，可見光譜相機(Zyla-4.2-Plus，AndorTechnology)，可見 光 成 像 鏡 頭 (OLE23，Specim)和2 個150 W石英鹵素燈(3900ER，Illumi-nationTechnologies Inc.);電控移動平臺(ETH14，TOYO);

傳統的藥材產地分類方法無法實現快速在線監控，需要借助光譜與化學計量學手段提升中藥過程控制，實現中藥質量數字化。

來自文獻：

基于高光譜成像技術融合光譜...圖像特征鑒別不同產地的甘草_殷文俊

在中國制造2025的大背景下，中藥智能制造的核心是制藥裝備的數字化和智能化。本研究采用高光譜圖像技術結合分水嶺算法快速鑒別酸棗仁藥材的產地，有效地分割目標樣本的邊界，自動提取聚集樣本中單粒樣本的ROI 平均光譜，節省手動提取ROI平均光譜的時間和精力。比較5種不同的光譜預處理方法，顯示二階導數的方法可有效降低噪音及無效信息干擾，有利于后續數據處理。通過不同的評價指標綜合分析3 種判別模型的性能情況，其中PLS-DA顯示較優的鑒別能力，可快速、有效地鑒別酸棗仁藥材產地。該技術可應用于果實種子類中藥材及其他小體積易聚集藥材樣本的鑒別，同時可推廣在工業化大規模樣本檢測和智能分析，有望在未來運用于中藥智能制造領域。

來自文獻：

基于近紅外高光譜成像結合分水嶺算法鑒別酸棗仁藥材的產地_張璐

來自文獻：

基于近紅外高光譜成像技術對...產地苦杏仁和桃仁藥材的鑒別_鄭潔

來自文獻：

基于近紅外高光譜成像鑒別不同產地的紅參_沈國芳

2.1.2制藥過程進行質量把控

高光譜成像提供了一種在生產過程中對藥品進行化學成分檢查的可靠方法。這對于外觀相似但活性藥物成分(API)比例不同的產品尤為重要。通過高光譜成像，可以快速可靠地從其活性成分中識別出每片藥片或膠囊。100%的產品可以在線實時檢測。

使用配備SpecimFX 相機的HARLENIR的生產線每分鐘可生產高達3000片藥片，這需要接近500Hz的采集頻率。SpecimFX17 的640Hz 幀速率足以覆蓋整個制作。SpecimFX17 緊湊的尺寸還允許它安裝在狹小的空間內，而不會影響技術質量。

高光譜成像提供了一種在生產過程中對藥品進行化學成分檢查的可靠方法。這對于外觀相似但活性藥物成分(API)比例不同的產品尤為重要。

通過高光譜成像，可以快速可靠地從其活性成分中識別出每片藥片或膠囊。100%的產品可以在線實時檢測。下圖是意大利SEAVision公司的制藥檢測設備。

2.1.3為醫療器械/設備供應商提供充分準確快速檢測手段

NIR光譜的一個常見應用是識別片劑或藥物中存在的活性化合物或活性藥物成分(API)。法國公司Indatech開發了一種用于粉末和片劑分析的新技術，該技術依賴于創新地使用光學探針，使用多根光纖來測量樣品表面。所有光纖都連接到SpecimNIR 高光譜成像系統。Indatech主要為制藥、生物技術和化學行業提供解決方案。他們的核心業務是在制造或工藝開發階段對片劑(硬度、API、均勻性)和粉末進行高速檢測。能夠根據均質性和API濃度每小時檢測150,000到800,000片藥片

800000

每小時分析的片劑數量

高光譜相機作為HypeReal的關鍵部件，在沒有任何接觸和無毒試劑的情況下可以從樣品下方使用非接觸式測量，快速、無損、可靠地自動測試大量凍干產品。典型任務包括評估凍干產品的殘留濕度含量、識別活性藥物成分、識別凍干產品中的物理缺陷，例如裂縫或熔化，或檢查凍干產品的均勻性。

InGaAs高光譜相機 SPECIMFX17 

是 IndatechHypeReal 系統的基礎。

Indatech的HypeReal系統可實現制藥或生物技術等行業中凍糕和粉末狀物質的自動化、經濟測量。它大大縮短了疫苗的開發時間。圖片由Indatech提供。

Indatech的 HypeReal系統可實現制藥或生物技術等行業中凍糕和粉末狀物質的自動化、經濟測量。它大大縮短了疫苗的開發時間。圖片由Indatech 提供。

2.3.1對保健食品的違禁添加抗炎藥物的篩查

短波紅外高光譜相機、光源、樣品置物臺和計算機。高光譜相機包括芬蘭Specim 公司的 Imspector系列成像光譜儀。近紅外高光譜成像技術可用于快速、定量檢測分析緩解炎癥保健食品中違禁添加的雙氯芬酸鈉。

來自文獻：

近紅外高光譜成像技術在篩查保健食品中違禁添加抗炎藥物雙氯芬酸鈉的研究_王成

2.3.2為機構提供快速無損的手段來快速識別病變

1）外科手術中——血管檢查

圖1.1為在線高光譜成像手術系統構成圖，其中檢測對象為豬的腹腔。系統應用specim N17E型(光譜范圍：400~1000nm)和specim  V10E型(光譜范圍：900~1700nm)成像光譜儀，光譜分辨率為5nm，完成豬腹腔高光譜圖像的掃描，圖1.2為豬腹腔組織的高光譜成像圖。這套系統可以檢測動脈靜脈在紅、綠、藍和近紅外波段的反射率，使用三通道的高光譜圖像合成RGB 圖像，并應用一定的算法來顯示動脈和靜脈，如圖1.3 所示。

來自文獻：

光譜成像技術在腦腫瘤病理診斷應用中的研究_魏巍

2）舌診，一次拍攝獲得每個位置的光譜數據進行診療分析

舌象與臟腑的內在分屬如圖2-2 所示。舌的不同部位可以反映人身體內部。不同器官的健康狀況。通常把舌尖至人中形界溝中線劃分為5等分，前五分之一稱為舌尖，中間的五分之二稱為舌中，后五分之二稱為舌根，舌中點與舌邊的中點劃一條線，線外側的稱為舌側。傳統方式是用一個點一個點的接觸式采集，基于高光譜設備可以一次性無接觸采集個位置光譜，快速衛生安全全面。

來自文獻：

基于光譜法舌診的疾病快速篩查_趙靜

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