近红外光谱成像检测生物组织病变主要通过分析组织对近红外光的吸收、散射特性差异来实现。其作用机制主要涉及组织光学参数变化、血红蛋白浓度监测、代谢状态评估等方面，具有无创、实时监测的优势。
1、组织光学参数变化
病变组织常伴随结构异常，如细胞密度增加或血管增生。近红外光（700-2500nm）在组织中发生散射时，散射系数和吸收系数的改变可反映组织病理状态。例如肝硬化患者的肝组织纤维化会显著改变光传播路径，通过扩散光学成像技术可量化这种差异。
2、血红蛋白浓度监测
利用氧合血红蛋白（HbO2）和脱氧血红蛋白（HbR）在近红外波段的不同吸收特性，通过修正朗伯-比尔定律计算其浓度变化。乳腺癌组织因血管异常增生，其血红蛋白总浓度可达正常组织的2-3倍，这种特征可作为鉴别恶性肿瘤的重要依据。
3、组织代谢状态评估
通过检测细胞色素C氧化酶等代谢标志物的氧化还原状态，反映组织线粒体功能。脑缺血时细胞色素aa3在830nm处的特征吸收峰会降低20%-30%，这种代谢变化早于结构损伤出现，可用于早期卒中预警。
该技术目前已应用于乳腺肿瘤筛查、脑氧监测、皮肤病损鉴别等领域。临床数据显示，在乳腺癌检测中特异性可达85%-92%，但受限于组织穿透深度（通常2-4cm），深部病变检测需结合其他影像学方法。进行相关检查时应选择具备医疗器械注册证的设备，并由专业人员在标准化操作流程下实施。