數(shù)字病理學(xué)是病理學(xué)中發(fā)展最快的研究領(lǐng)域之一，專注于標(biāo)本載玻片的數(shù)字化分析。通過將病理切片的光學(xué)圖像數(shù)字化，計(jì)算機(jī)的軟件學(xué)習(xí)，應(yīng)用于改善各種疾病的診斷、預(yù)后和預(yù)測。

今天，病理切片的數(shù)字化主要集中在獲取傳統(tǒng)H&E染色切片的簡單光學(xué)顯微鏡圖像，再通過軟件將這些圖像拼接在一起，以便根據(jù)RGB（紅、綠、藍(lán)）顏色通道或組織形狀對它們進(jìn)行分析。雖然與傳統(tǒng)的組織定性觀察相比，該過程可以提高疾病診斷的準(zhǔn)確性，但相對于其他成像方式而言，它仍是有限的。

高光譜顯微成像技術(shù)蘊(yùn)藏著數(shù)字病理學(xué)的巨大飛躍。高光譜圖像是看起來與傳統(tǒng)數(shù)字化光學(xué)圖像非常相似但有非常顯著差異的數(shù)字圖像。高光譜圖像的每個像素都包含400 nm-1000 nm的完整可見近紅外(VNIR)光譜。該光譜數(shù)據(jù)可以在約2 nm的高光譜分辨率下產(chǎn)生，像素尺寸可以小至100 nm（具體取決于用于圖像捕獲的相機(jī)）。與簡單的數(shù)字光學(xué)圖像相比，高光譜圖像中隱藏的令人難以置信的豐富數(shù)據(jù)，為增強(qiáng)各種疾病組織狀態(tài)的數(shù)字化表征提供了機(jī)會。
本應(yīng)用中的示例用于說明高光譜顯微成像技術(shù)在病理學(xué)研究中的簡單應(yīng)用。圖1顯示了在傳統(tǒng)明場顯微下H&E染色的鱗狀細(xì)胞癌組織的高光譜圖像。圖2是同一組織的陰性對照（非癌組織）高光譜圖像。圖3是癌組織的高光譜映射圖像，所有綠色映射的像素點(diǎn)都包含組織癌性元素特有的光譜。用于光譜映射的光譜是使用過濾光譜庫的專有學(xué)習(xí)算法來得到，通過比較陽性對照樣品中的數(shù)千個像素與陰性對照樣品中的所有像素來確定。該算法識別了癌性元素獨(dú)有的光譜，并創(chuàng)建為光譜庫。然后使用光譜角映射算法，根據(jù)創(chuàng)建的光譜庫映射癌性元素。在圖4中，顯示了一個示例平均光譜，以說明對照組織與癌組織映射區(qū)域之間的細(xì)微光譜差異。
借助CytoViva的高光譜顯微成像技術(shù)，我們還可以根據(jù)組織的內(nèi)源光譜來表征疾病與健康組織，無需任何傳統(tǒng)染色或其他樣品制備。這通常使用CytoViva的增強(qiáng)型暗場顯微成像系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)用于從組織中產(chǎn)生高對比度的散射效應(yīng)，并不受光源照明的干擾。在上面的第二個示例中，圖5顯示了一期胰腺癌組織的增強(qiáng)暗場高光譜圖像。圖6是陰性對照胰腺組織樣本（無癌癥）。就像在染色組織示例中一樣，使用光譜過濾算法來識別未染色胰腺癌組織的癌性成分所特有的光譜特征。得到了基于圖7所示的獨(dú)特光譜特征的癌性成分映射。圖8顯示了胰腺陰性對照組織與胰腺癌組織的映射區(qū)域之間的平均光譜差異。

這兩個例子說明了高光譜顯微成像技術(shù)如何輕松應(yīng)用于定量識別傳統(tǒng)染色和未染色環(huán)境中的癌性成分。本系統(tǒng)和分析原理可以應(yīng)用于許多不同的組織樣本，以識別廣泛的疾病狀態(tài)。
  CytoViva是由美國Auburn大學(xué)與Aetos技術(shù)有限公司合作成立，具有高校和軍事公司背景，CytoViva納米高光譜成像技術(shù)最初是由美國國防部和美國宇航局空間衛(wèi)星航空成像開發(fā)的技術(shù)發(fā)展而來，該公司創(chuàng)造性的將該技術(shù)與增強(qiáng)型暗場技術(shù)結(jié)合并應(yīng)用于微觀層面，使其成為一個專有、集成的系統(tǒng)，能夠在納米尺度上對材料、藥物、生命單元、活性大分子、環(huán)境污染物等進(jìn)行高光譜成像及定性定量分析。

CytoViva納米高光譜成像技術(shù)2005年一經(jīng)面市，就在2006年和2007年連續(xù)兩屆獲得著名的R&D100大獎，07年同年獲得Nano50TM獎，在09年獲得了兩項(xiàng)美國專利，專利號7542203和7564623，并迅速得到全球各個國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、科研機(jī)構(gòu)及大型制藥企業(yè)的認(rèn)可，包括FDA， NASA， NIST， NIH， EPA， USDA， NIOSH， Lawrence Berkeley Labs， Dow Chemical，Merck， Johnson& Johnson， Stanford， Duke， Harvard等等。