新一代多光谱偏振光生理成像技术研发成功

记者获悉，深圳市第三人民医院（南方科技大学第二附属医院）卢洪洲教授团队（长江学者）、清华大学季向阳教授团队（国家杰青）、南方科技大学生物医学工程系王文锦副教授团队（海外优青）共同合作研究，在国际著名SCI学术期刊IEEE Transactions on Biomedical Engineering上发表原创性研究论文“Multispectral Depolarization based Living-skin Detection: A New Measurement Principle”（基于多光谱生理去偏化的活体检测：一种新的测量原理）。

据介绍，该研究首次提出通过多光谱偏振光在活体组织中的“去极化”现象实现对人体皮肤的视频光学检测。整体技术方案的实现仅需要5行Matlab代码，可复现性极高且极易使用。

据悉，深圳市三院-清华大学-南科大组成的医工团队对非接触生理监测技术展开了前沿攻关，并取得了突破性研究成果。当前视频生理监测面临的关键瓶颈问题是“如何从视频中精准检测活体皮肤并用于生理信号的监测”。传统的基于深度学习的人脸检测方法无法对人体活体组织进行评估，因此无法用于临床。

为攻克这一难题，研究团队基于多光谱偏振光在人体皮肤组织中的去极化特点提出了活体组织检测的新方法。其核心机理在于（如图所示）：当多光谱偏振光照射皮肤时，偏振光子进入皮肤组织并经过发色团（黑色素、血红蛋白等）的吸收、散射和反射后，会呈现出去偏振化（de-polarization）的现象，即偏振光子从皮肤反射而出后，其振动方向会变得杂乱无章。研究团队同时发现，因为不同波段的光子在皮肤组织中的穿透深度不同（如蓝光穿透毛细血管层、红光穿透动脉层），其去偏化的程度存在波段依赖性。例如，红光因为穿透深度更深，其去偏化程度较蓝光更高。该现象仅存在于具有多层复杂组织结构的活体皮肤，不存在于其他非活体的物体。

因此，研究团队提出的多波段生理去偏方法可有效区分视频中的活体和非活体区域，精准检测不同人体部位的皮肤，甚至可区分猪肉皮肤和人体皮肤，可广泛用于视频生理监测、人脸防欺诈、生物信息识别等领域。研究团队将进一步探索如何将多光谱偏振光技术用于皮肤灌注成像和微循环监测，赋能重症患者的生理监护及智能化预警。

据悉，该研究获得科技部国家重点研发计划（青年科学家）、工信部人工智能医疗器械创新任务、国家自然科学基金海外优青、原创探索计划、面上等项目的资助。该医工团队联合深圳爱贝宝科技获批2023年深圳市重大技术攻关产学研项目，在深圳市委的领导下全力攻坚新一代非接触生命监护技术（Yobi），并加快实现其产品化和临床转化，开辟我国在创新医疗器械“非接触生命监护”领域的新路径。

审核编辑：刘清