文/本刊記者 郭瀟雅 通訊員 曾理
血細胞AI 智能影像診斷系統(tǒng)覆蓋臨床現(xiàn)有大部分常見類型,病理符合率高,基本滿足臨床需求。
49類
血細胞AI 智能影像診斷系統(tǒng)可為臨床提供49類血細胞識別
0.01秒
其全景識別速度為0.01 秒
90%
識別準確率高達90%以上
在人體血液和骨髓中,有豐富的白細胞、紅細胞、血小板、粒細胞、巨核細胞、淋巴細胞等,其中影像學(xué)檢查診斷細胞形態(tài)是否有異常改變,是臨床診斷血液和淋巴系統(tǒng)疾病的重要依據(jù),所以這項檢查又被稱為血液病患者最終的“判決書”。以往的血液實驗室檢驗診斷,主要以人工顯微鏡觀察為主,由于手工操作和醫(yī)師經(jīng)驗差異等因素,嚴重制約了其臨床應(yīng)用和發(fā)展速度。
近年來,隨著人工智能技術(shù)(AI)日新月異的發(fā)展,為臨床血液形態(tài)學(xué)檢查拓展了一條全新的路徑。2018年,陸軍軍醫(yī)大學(xué)新橋醫(yī)院(以下簡稱“新橋醫(yī)院”)血液病醫(yī)學(xué)中心牽頭研發(fā)了一項血細胞AI智能影像診斷系統(tǒng)(以下簡稱“血細胞AI系統(tǒng)”),將人工智能技術(shù)具體應(yīng)用在醫(yī)學(xué)影像的診斷上。
陸軍軍醫(yī)大學(xué)新橋醫(yī)院血液病醫(yī)學(xué)中心主任張曦教授介紹,血細胞AI系統(tǒng)經(jīng)過五年的“學(xué)習(xí)”后,目前識別率超過90%,已獲得“國家醫(yī)療器械Ⅰ類資質(zhì)證書”,從一名“小學(xué)生”搖身一變成為“大學(xué)生畢業(yè)生”,并已收到多家國內(nèi)知名醫(yī)院拋來的“橄欖枝”,即將走上“實習(xí)崗位”。
新橋醫(yī)院血液病醫(yī)學(xué)中心始建于1975年,歷時40余年的建設(shè)和積淀,在最近幾年中取得了跨越式發(fā)展。中心下設(shè)干細胞與生物治療、白血病、淋巴腫瘤3個臨床亞專科和血液與干細胞醫(yī)學(xué)、血液病智能診斷、金鳳干細胞轉(zhuǎn)化實驗室3個實驗室,擁有普通/層流病床202張、百級層流病房50間,年造血干細胞移植能力500余例,穩(wěn)居西部第1,全國前5。
在中心名譽主任阮長耿院士、人才導(dǎo)師卞修武院士的指導(dǎo)下,近年來中心獲國家自然科學(xué)基金重點、優(yōu)青項目、國家干細胞重點研發(fā)專項、科技部支撐計劃、軍隊重大課題等156項;發(fā)表論文700余篇,主編及副主編專著8部;獲國家發(fā)明專利、實用新型、軟件著作權(quán)129項,執(zhí)筆和參編全國專業(yè)指南共50項;獲得國家科技進步二等獎、中華醫(yī)學(xué)科技進步一等獎、重慶市科技進步一等獎等榮譽;先后被評為重慶市創(chuàng)新群體、重慶市優(yōu)秀研究生導(dǎo)師團隊、全國人文愛心科室等稱號。
張曦對記者說,中心的醫(yī)療技術(shù)特色主要在血液腫瘤(白血病、惡性淋巴瘤、多發(fā)性骨髓瘤)的綜合診療方面,特別聚焦“白血病造血微環(huán)境與造血干細胞移植”的臨床轉(zhuǎn)化研究。為了更好地開展科研工作,團隊成員很早就關(guān)注到了人工智能這個先進的技術(shù)及在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,并于2017年,開展了一些細胞影像與人工智能相關(guān)的基礎(chǔ)研究。2018年,中心牽頭成立了重慶市人工智能細胞影像工程研究中心,組成了由AI專家、細胞形態(tài)學(xué)檢驗專家和臨床醫(yī)學(xué)專家參與的研究團隊,形成了完整的“產(chǎn)學(xué)研協(xié)同”創(chuàng)新模式。
據(jù)張曦介紹,這套血細胞AI系統(tǒng)的研發(fā)歷經(jīng)3個階段:一是團隊及平臺的搭建,主要是人才的發(fā)現(xiàn)和配備,基礎(chǔ)設(shè)備的購置,核心算法及標準細胞數(shù)據(jù)庫的建立,以及尋找AI領(lǐng)域的合作伙伴;二是樣本訓(xùn)練和算法測試,這是十分繁瑣、費力和長時間的工作,這幾年實驗室研發(fā)團隊訓(xùn)練測試了上百萬個細胞樣本,不斷進行算法的優(yōu)化和改進;三是建立外周血人工智能分析系統(tǒng),并對系統(tǒng)進行臨床試驗及產(chǎn)品注冊,開展臨床應(yīng)用推廣。
研發(fā)的重點在于系統(tǒng)如何實現(xiàn)快速檢測及智能診斷,研發(fā)的難點在于如何實現(xiàn)外周血細胞形態(tài)學(xué)檢驗技術(shù)自動化,并提高圖像分析的精準度。為了滿足不同醫(yī)療機構(gòu)的早期、快速、便捷、精確診斷等應(yīng)用需求,研發(fā)團隊一方面加強圖像識別的核心算法,將算法應(yīng)用于感知環(huán)節(jié),對影像這類非機構(gòu)化數(shù)據(jù)進行分析,獲取一些有意義的信息;另一方面加強系統(tǒng)對大數(shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí),通過大量的影像數(shù)據(jù)和診斷數(shù)據(jù),不斷對神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進行學(xué)習(xí)訓(xùn)練,促使系統(tǒng)掌握精確“診斷”的能力。
2022年3月,血細胞AI系統(tǒng)研發(fā)項目被納入“市級創(chuàng)新平臺新序列”,項目中自主研發(fā)的“人工智能外周血圖像分析系統(tǒng)”入選工信部2022人工智能醫(yī)療器械創(chuàng)新任務(wù)“揭榜掛帥”榜單。同時該系統(tǒng)獲得國家醫(yī)療器械注冊證及國家藥監(jiān)局醫(yī)療器械生產(chǎn)許可證。
張曦表示,該系統(tǒng)的研發(fā)適用于各級醫(yī)療機構(gòu)在臨床中對外周血血細胞進行形態(tài)學(xué)檢驗,通過對鏡下細胞影像采集和細胞形態(tài)學(xué)人工智能識別,對血細胞進行智能分類和計數(shù),并給出診斷參考結(jié)論,為臨床提供輔助診斷依據(jù)。
相比傳統(tǒng)的人工顯微鏡檢測,血細胞AI系統(tǒng)具備兩大優(yōu)勢。首先是提高了勞動效率。通過人工智能來識別血細胞,可以把檢驗人員從繁重的工作中解脫出來。例如,醫(yī)院檢驗人員分類計數(shù)一份骨髓標本,出報告時間至少需要30分鐘,而人工智能分類時間不到1分鐘,這樣就大大提高了出檢驗報告的效率。
其次是提高了實驗診斷的準確率。人工智能經(jīng)過大數(shù)據(jù)的訓(xùn)練,細胞識別準確率高達90%以上,能夠達到高級檢驗師的水平。這就可以彌補一些基層地區(qū)檢驗人員水平參差不齊的問題。同時,反過來AI系統(tǒng)還可以充當老師,來教授基層的檢驗人員,提高他們的診斷水平。
工作人員利用血細胞AI 智能影像診斷系統(tǒng)做檢驗。
張曦告訴記者,運用人工智能技術(shù)的輔助診斷功能,將是未來外周血細胞形態(tài)學(xué)檢驗診斷的主要發(fā)展趨勢。隨著血細胞AI系統(tǒng)在臨床的推廣運用,其學(xué)習(xí)能力將進一步得到提升,為外周血細胞形態(tài)學(xué)檢驗診斷帶來突破性進展,并可能逐漸替代大部分人工顯微鏡形態(tài)學(xué)檢查。
盡管在不少業(yè)內(nèi)人士看來,這款“AI+醫(yī)學(xué)影像技術(shù)”系統(tǒng)依托于大量臨床病例的學(xué)習(xí)與積累,新橋醫(yī)院在這一領(lǐng)域的研發(fā)已處于世界前沿地位,但張曦認為該系統(tǒng)仍有升級的空間。
下一步,研發(fā)團隊將進行人工智能細胞識別算法改進和優(yōu)化,并通過用戶的反饋,進行產(chǎn)品的升級和完善。例如構(gòu)建基于外周血/骨髓形態(tài)學(xué)檢驗的血液系統(tǒng)診斷知識庫及全國血細胞影像數(shù)據(jù)庫,迭代推出相應(yīng)的骨髓人工智能分析系統(tǒng)、體液脫落細胞、人機互學(xué)教學(xué)及遠程會診系統(tǒng)綜合智能診斷平臺等。
記者了解到,目前除了新橋醫(yī)院血液病醫(yī)學(xué)中心正在積極開展血細胞AI系統(tǒng)的臨床推廣外,國內(nèi)的其他多家單位均同時在進行應(yīng)用推廣,并取得了臨床試驗報告及推廣應(yīng)用證明,均顯示適用效果較好,識別準確率高。新橋醫(yī)院擬成立全國多中心的研究推廣項目,旨在提高全國外周血血細胞檢驗的臨床技術(shù)診斷水平,造福更多患者。