基于单像素探测器的多波长腹腔镜荧光成像系统：突破长波长荧光成像的技术瓶颈

针对传统腹腔镜在长波长荧光成像中面临的成本高、结构复杂和跨波段成像难等问题，研究人员开发了基于单像素成像技术（SPI）的腹腔镜内窥镜系统（SPLEI）。该系统成功实现了可见光与近红外（NIR）波段的彩色及荧光成像，通过活体兔实验验证了其临床可行性，为低成本、宽光谱的微创手术提供了创新解决方案。

　　

在微创手术领域，腹腔镜荧光成像技术正面临一场技术革命。传统硅基阵列探测器（如CCD/CMOS）在波长超过900 nm时灵敏度急剧下降，而替代材料（如InGaAs）又价格昂贵且结构复杂。此外，多光谱成像需要复杂的分光系统和多个传感器，弱荧光信号在深层组织中易被噪声淹没。这些技术瓶颈严重限制了长波长荧光在腹腔镜中的应用。

为解决这些问题，苏州大学的研究团队在《Optics and Lasers in Engineering》发表了一项突破性研究。他们创新性地将单像素成像技术（Single-pixel imaging, SPI）引入腹腔镜领域，开发出单像素腹腔镜内窥镜成像系统（SPLEI）。该系统利用数字微镜器件（DMD）调制空间光场，通过单点探测器采集信号，结合Hadamard变换算法重建图像。这种设计不仅突破了传统阵列探测器的光谱限制，还展现出优异的弱光成像能力。

关键技术包括：1）基于Hadamard单像素成像（HSI）的确定性模型，通过1024×1024像素DMD区域调制；2）可见光与近红外（780 nm LED光源）双波段成像系统；3）活体兔实验验证系统可行性。研究团队通过对比不同分辨率（32×32至256×256）的成像效果，证实了系统在模拟腹腔环境中的适用性。

研究结果显示：在可见光波段，SPLEI成功实现了以荧光素钠为标记的荧光成像；在近红外波段，系统对生物样本的成像信噪比（SNR）达15.6 dB。尤其值得注意的是，该系统在900 nm以下NIR波段展现出与传统腹腔镜相当的成像性能，同时具备多光谱融合能力。

讨论部分指出，尽管当前成像速度受DMD调制速率限制，但SPLEI为长波长荧光腹腔镜提供了低成本解决方案。其临床意义在于：1）提升手术精度；2）降低医疗成本；3）扩展荧光标记物选择范围。这项研究不仅是SPI技术在腹腔镜领域的首次应用，更为推动微创手术技术发展开辟了新路径。未来通过优化调制算法和硬件配置，该系统有望在肿瘤边缘界定、血管导航等场景发挥更大价值。