זיהוי צהבת לא חודרני באמצעות הרחבת פסי ספקטרום מתמונות RGB ותמונות היפרספקטרליות ישירות

מדוע עיניים צהובות חשובות

רוב האנשים תופסים צהבת בפשטות כעור או עיניים צהובים, אך מאחורי השינוי בצבע עומדת הצטברות של פיגמנט דם בשם בילירובין, שיכולה להעיד על בעיות כבד או דם חמורות. כיום בדיקת בילירובין בדרך כלל דורשת שאיבת דם במרפאה או בבית חולים, מה שעלול להיות כואב, איטי וקשה להשגה אצל תינוקות, קשישים ואנשים באזורים מרוחקים. המחקר הזה שואל שאלה מטעה בפשטותה אך עם השלכות רחבות: האם מצלמת טלפון רגילה, בעזרת ניתוח תמונה חכם ומצלמת אופטי מעבדתית, יכולה לזהות צהבת בצורה מהימנה מספיק כדי להנחות טיפול בלי צורך במחט?

מחפשים רמזים בלובן העין

הצוות הקפיד תחילה על הסקלרה — החלק הלבן של העין — מכיוון שצבעה פחות מושפע מחשיפה לשמש וגוון עור לעומת העור עצמו. הם אספו תמונות מקרוב של העין מ-47 מטופלים תחת שני סוגי תאורה פנימית נפוצים: מנורות הלוגן חמות ונורות פלורסנט קרירות יותר. כדי למנוע שהבדלים בתאורת החדר יתחזו למחלה, כל תמונה עברה תהליך "נרמול" בשני שלבים שעוגן לנקודות ייחוס בהירות וצלולות באותה תמונה. החוקרים הרחיבו אז כל תמונת RGB רגילה ל-13 פסי צבע שנבחרו בקפידה ותופסים שינויים עדינים בין כחולים, ירוקים, צהובים וכתומים — בדיוק האזור שבו צהבת נראית לעין האנושית.

מלמדים טלפון לאמוד כימיה של דם

מכל תמונת עין הוזנה טביעת צבע בת 13 הפסגות של הסקלרה למודל מכונה קומפקטי בשם JaundiceAI-Mobile. במקום לשאוף לנבא תשובת כן/לא פשוטה, המערכת למדה לחזות את אותו אינדקס מספרי של צהבת שרופאים מקבלים מבדיקות דם. האימון השתמש ב-90 תמונות עם תוצאות דם ידועות, והמודל כוונן בנפרד לשני סוגי התאורה. תחת תאורת פלורסנט, שמדמה סביבות משרד וביתה רבות, התחזיות התאימו למדידות המעבדה באופן יוצא דופן: התאמת המודל (R²) הייתה 0.988, והמתאם הליניארי היה 0.9945, כלומר האומדנים מבוססי הטלפון עקבו כמעט באופן מושלם אחרי עליות וירידות ברמות הבילירובין בקבוצת המחקר.

לראות מעבר לחזון האנושי עם תמונות היפרספקטרליות

בעוד טלפונים רואים רק שלושה ערוצי צבע רחבים, מצלמה היפרספקטרלית מיוחדת יכולה להקליט עשרות פסי אורך גל צרים מכל פיקסל, כולל אור תת-אדום קרוב שאינו נראה. החוקרים השתמשו במצלמה כזו כדי לבחון את כפות היד של המטופלים, והפיקו חתיכות קטנות של עור חלק, עור מעורב וקפלים בעור. על ידי המרת סרטוני אינטרפרוגרמות גולמיים לספקטרות מלאות הם השיגו 141 נקודות אורך גל לכל נקודה בטווח 400 עד 1,000 ננומטר. כאשר ממוצעים אלו הושוו בין קבוצות עם חומרת צהבת שונה, התגלתה תמונה עקבית. אצל אנשים עם צהבת, העור החזיר פחות אור תכלת-ירקרק (מתחת לכ-550 ננומטר) אך יותר אור צהוב-כתום (בסביבות 560–590 ננומטר) — שינויים התואמים את המראה הצהוב הקלאסי. מעניין עוד יותר, בטווח התת-אדום הקרוב מצאו הצוות נקודות חצייה חדשות שבהן עור צהוב ועור בריא החליפו מי מבריק יותר, במיוחד סביב 750–850 ננומטר וכן ליד 850, 950 ו-980 ננומטר.

ידיים, קפלים ואותות חבויים

נמצא שקפלי כף היד מגלהים במיוחד. קפלים אלה עשירים ברקמות חיבור שיכולות לצבור בילירובין ופחות מושפעות ממחזור דם ופיגמנט. סריקות היפרספקטרליות של הקפלים הראו שבאור נראה, כפות יד צהובות נטו להיות כהות יותר מאשר כפות יד תקינות. יחד עם זאת, בחלון תת-אדום קרוב צר בערך בין 690 ל-855 ננומטר, המגמה התהפכה וקפלים עם צהבת החזירו יותר אור. דפוס זה, יחד עם נקודות החצייה העקביות שנראו הן בנתוני צבע מבוססי עין והן בנתוני היפרספקטרום מבוססי כף היד, מרמז שהצהבה של הגוף עוקבת אחר חתימת אופטי איתנה שניתן לעקוב אחריה ברקמות ומצלמות שונות. על ידי מיפוי 13 ערוצי הצבע הנוחים לטלפון לאורכי גל היפרספקטרליים תואמים, המחברים מתארים דרך למודלים של "על-רזולוציה" שיאפשרו לסמארטפונים להעריך את התצפית הספקטרלית העשירה יותר ללא חומרה יקרה.

ממושג מעבדה לבדיקת שגרתית

לאלו המטופלים והמשפחות, המסר המרכזי הוא שתמונה פשוטה של העין, כאשר מעובדת בקפידה, יכולה להתקרב באופן מפתיע להחליף שאיבת דם להערכת מידה של צהבת — לפחות במסגרת ניסוי מקדמי זה. המחקר גם מראה שיש מידע דיאגנוסטי בעור שלנו שמעבר למה שהעין העירומה יכולה לראות, במיוחד באור תת-אדום קרוב. יחד, הדיוק הגבוה של תחזיות מבוססות-הטלפון וטביעות האצבע ההיפרספקטרליות המפורטות מצביעים על עתיד שבו אנשים יוכלו לפקח על צהבת בבית או במרפאות משאבים נמוכים באמצעות מכשירים מוכרים, כאשר אופטיקה מתקדמת ואלגוריתמים יפרשו בשקט שינויים עדינים בצבע לתובנות רפואיות משמעותיות.

ציטוט: Liao, WC., Lin, J.J.Y., Lu, YC. et al. Non-invasive jaundice detection using spectral-band expansion from RGB images and direct hyperspectral images. npj Biosensing 3, 22 (2026). https://doi.org/10.1038/s44328-026-00087-w

מילות מפתח: צהבת, דימות בסמארטפון, דימות היפרספקטרלי, דיאגנוסטיקה לא חודרנית, בילירובין