กล้องไฮเปอร์สเปคตรัล FigSpec FS-22 ช่วยทีมงานวิจัยในการค้นพบแบคทีเรียแผลอย่างรวดเร็วและแม่นยํา

ความสำเร็จด้านการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่ได้ก้าวหน้าอย่างมีนัยสำคัญในด้านการตรวจหาเชื้อแบคทีเรียที่ทำให้เกิดการติดเชื้อที่บาดแผลได้อย่างรวดเร็ว ได้รับการเผยแพร่อย่างเป็นทางการ การศึกษานี้ดำเนินการร่วมกันโดยมหาวิทยาลัยโพสต์และโทรคมนาคมฉงชิ่ง โรงพยาบาลต้าผิงของมหาวิทยาลัยการแพทย์ทหาร และสถาบันอื่นๆ ด้วยการผสมผสานเทคโนโลยีการถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมแบบฟลูออเรสเซนต์เข้ากับอัลกอริทึมการเรียนรู้เชิงลึก การวิจัยนี้ประสบความสำเร็จในการจำแนกและระบุเชื้อก่อโรคที่บาดแผลทั่วไปหลายชนิดแบบไม่รุกรานและรวดเร็ว ในระหว่างขั้นตอนการรวบรวมข้อมูล ทีมวิจัยได้ใช้กล้องถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม FigSpec FS-22 จาก CHNSpec ซึ่งให้การสนับสนุนข้อมูลภาพสเปกตรัมที่สำคัญสำหรับการทดลอง และแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของอุปกรณ์ในการตรวจจับทางชีวภาพด้วยแสงที่มีความแม่นยำการวินิจฉัยการติดเชื้อแบคทีเรียที่บาดแผลอย่างทันท่วงทีมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาทางคลินิก อย่างไรก็ตาม วิธีการแบบดั้งเดิม เช่น การเพาะเชื้อแบคทีเรียและ PCR มักใช้เวลานานและต้องมีการเก็บตัวอย่างแบบรุกราน ดังนั้น การพัฒนาเทคโนโลยีที่สามารถระบุเชื้อแบคทีเรียได้อย่างรวดเร็วและไม่รุกรานจึงกลายเป็นความต้องการเร่งด่วน เทคโนโลยีการถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมสามารถเก็บข้อมูลเชิงพื้นที่และข้อมูลสเปกตรัมต่อเนื่องของเป้าหมายได้พร้อมกัน ในขณะที่การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมแบบฟลูออเรสเซนต์จะก้าวไปอีกขั้นโดยการกระตุ้นให้ตัวอย่างปล่อยฟลูออเรสเซนต์ผ่านการกระตุ้นด้วยความยาวคลื่นเฉพาะ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความสามารถในการตรวจจับความแตกต่างของสารเคมีภายในจุลินทรีย์ การศึกษานี้ได้ใช้หลักการนี้เพื่อรวบรวมและวิเคราะห์ลักษณะสเปกตรัมของแบคทีเรียแปดชนิดที่ทำให้เกิดการติดเชื้อที่บาดแผลทั่วไปอย่างเป็นระบบ ในการทดลอง กล้องถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม FigSpec FS-22 ของ CHNSpec มีบทบาทสำคัญ ระบบนี้มีช่วงการตรวจจับสเปกตรัม 400-1000 นาโนเมตร และความละเอียดเชิงพื้นที่สูง 1920 × 1920 ทำให้สามารถจับสัญญาณออโตฟลูออเรสเซนต์ที่เกิดจากแบคทีเรียภายใต้การกระตุ้นด้วยเลเซอร์ 405 นาโนเมตรได้อย่างละเอียด ทีมวิจัยได้สร้างชุดข้อมูลไฮเปอร์สเปกตรัมฟลูออเรสเซนต์ขนาดใหญ่ที่ครอบคลุมสายพันธุ์แบคทีเรีย ความเข้มข้น และเวลาในการเจริญเติบโตที่แตกต่างกัน รวมทั้งหมด 25,600 ตัวอย่าง เมื่อเผชิญกับความท้าทายของมิติข้อมูลสูง ปริมาณข้อมูลจำนวนมาก และความแตกต่างของสเปกตรัมที่ละเอียดอ่อนระหว่างแบคทีเรียในข้อมูลไฮเปอร์สเปกตรัม นักวิจัยได้ออกแบบโมเดลการเรียนรู้เชิงลึกที่เรียกว่า “Spatial–Spectral Multi-Scale Attention Network” โมเดลนี้สามารถมุ่งเน้นไปที่บริเวณอาณานิคมของแบคทีเรียได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดการรบกวนจากพื้นหลัง เช่น สารอาหารเพาะเลี้ยง และสกัดคุณลักษณะที่แยกแยะได้จากมิติสเปกตรัมได้อย่างลึกซึ้ง ซึ่งจะช่วยให้สามารถระบุสายพันธุ์แบคทีเรีย สภาวะการเจริญเติบโต และแม้กระทั่งความเข้มข้นได้อย่างร่วมกัน

ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าวิธีการนี้มีความแม่นยำในการจำแนกแบคทีเรีย 98.52% ภายใต้สภาวะการเจริญเติบโตที่แตกต่างกัน ความแม่นยำในการระบุระดับสายพันธุ์ 98.71% และยังคงสามารถตรวจจับได้อย่างมีประสิทธิภาพแม้ที่ความเข้มข้นของแบคทีเรียต่ำถึง 10⁴ CFU/mL เมื่อเทียบกับโมเดลอัลกอริทึมที่มีอยู่หลายแบบที่ประเมินในการศึกษา เครือข่ายนี้ที่ฝึกฝนด้วยข้อมูลไฮเปอร์สเปกตรัมจาก CHNSpec แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ ผลลัพธ์เหล่านี้ยืนยันความเป็นไปได้ของการผสมผสานการถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมแบบฟลูออเรสเซนต์เข้ากับอัลกอริทึมขั้นสูงในด้านการตรวจจับจุลินทรีย์อย่างรวดเร็ว และให้ข้อมูลอ้างอิงทางเทคนิคที่สำคัญสำหรับการพัฒนาอุปกรณ์วินิจฉัยทันทีที่สามารถนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมทางคลินิกในอนาคต

แม้ว่าการศึกษานี้จะดำเนินการภายใต้สภาวะห้องปฏิบัติการที่ควบคุมโดยใช้สายพันธุ์แบคทีเรียบริสุทธิ์ แต่เส้นทางทางเทคนิคแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงคุณค่าของการถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมในการตรวจจับทางการแพทย์ กล้องถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม FigSpec FS-22 จาก CHNSpec ด้วยประสิทธิภาพการถ่ายภาพที่เสถียรและความสามารถในการเก็บข้อมูลสเปกตรัมที่หลากหลาย ให้พื้นฐานฮาร์ดแวร์ที่แข็งแกร่งสำหรับการสำรวจที่ทันสมัยเช่นนี้ เมื่อมองไปข้างหน้า ด้วยการปรับปรุงอัลกอริทึมให้เหมาะสมยิ่งขึ้นและการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับความสามารถในการนำไปใช้ทางคลินิก โซลูชันเทคโนโลยีนี้ที่รวมการถ่ายภาพขั้นสูงและการวิเคราะห์อัจฉริยะ คาดว่าจะเข้าใกล้เป้าหมายในการบรรลุการวินิจฉัยการติดเชื้อที่บาดแผลแบบเรียลไทม์ ไม่รุกราน และแม่นยำอย่างแท้จริง โดยนำเสนอทางเลือกเครื่องมือใหม่สำหรับการป้องกันและควบคุมการติดเชื้อทางคลินิก

คำแนะนำผลิตภัณฑ์:

กล้องถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม FigSpec FS-22

คุณสมบัติผลิตภัณฑ์1. ช่วงแสงที่มองเห็นได้ / ใกล้เคียงอินฟราเรด:

ช่วงสเปกตรัม: 400–1000 นาโนเมตร, ความละเอียดความยาวคลื่นดีกว่า 2.5 นาโนเมตร, ช่องสัญญาณสเปกตรัมสูงสุด 1200 ช่อง

ความละเอียดภาพสูงสุด 2048 × 2048

• 2. ช่วงอินฟราเรดคลื่นสั้น:
• ช่วงสเปกตรัม: 900–1700 นาโนเมตร, ความละเอียดความยาวคลื่นดีกว่า 6 นาโนเมตร, ช่องสัญญาณสเปกตรัมสูงสุด 1024 ช่อง

ความละเอียดภาพสูงสุด 1280 × 1280