血細胞AI系統(tǒng)亮相新橋

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

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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)師經驗差異等因素，嚴重制約了其臨床應用和發(fā)展速度。

近年來，隨著人工智能技術（AI）日新月異的發(fā)展，為臨床血液形態(tài)學檢查拓展了一條全新的路徑。2018年，陸軍軍醫(yī)大學新橋醫(yī)院（以下簡稱“新橋醫(yī)院”）血液病醫(yī)學中心牽頭研發(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)”），將人工智能技術具體應用在醫(yī)學影像的診斷上。

陸軍軍醫(yī)大學新橋醫(yī)院血液病醫(yī)學中心主任張曦教授介紹，血細胞AI系統(tǒng)經過五年的“學習”后，目前識別率超過90%，已獲得“國家醫(yī)療器械Ⅰ類資質證書”,從一名“小學生”搖身一變成為“大學生畢業(yè)生”，并已收到多家國內知名醫(yī)院拋來的“橄欖枝”，即將走上“實習崗位”。

研發(fā)攻堅克難

新橋醫(yī)院血液病醫(yī)學中心始建于1975年，歷時40余年的建設和積淀，在最近幾年中取得了跨越式發(fā)展。中心下設干細胞與生物治療、白血病、淋巴腫瘤3個臨床亞?？坪脱号c干細胞醫(yī)學、血液病智能診斷、金鳳干細胞轉化實驗室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、人才導師卞修武院士的指導下，近年來中心獲國家自然科學基金重點、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”的臨床轉化研究。為了更好地開展科研工作，團隊成員很早就關注到了人工智能這個先進的技術及在醫(yī)學領域的應用，并于2017年，開展了一些細胞影像與人工智能相關的基礎研究。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)學檢驗專家和臨床醫(yī)學專家參與的研究團隊，形成了完整的“產學研協(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，基礎設備的購置，核心算法及標準細胞數(shù)據(jù)庫的建立，以及尋找AI領域的合作伙伴；二是樣本訓練和算法測試，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)進行臨床試驗及產品注冊，開展臨床應用推廣。

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)學檢驗技術自動化，并提高圖像分析的精準度。為了滿足不同醫(yī)療機構的早期、快速、便捷、精確診斷等應用需求，研發(fā)團隊一方面加強圖像識別的核心算法，將算法應用于感知環(huán)節(jié)，對影像這類非機構化數(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)的深度學習，通過大量的影像數(shù)據(jù)和診斷數(shù)據(jù)，不斷對神經元網(wǎng)絡進行學習訓練，促使系統(tǒng)掌握精確“診斷”的能力。

診斷快速精準

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“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)療機構在臨床中對外周血血細胞進行形態(tài)學檢驗，通過對鏡下細胞影像采集和細胞形態(tài)學人工智能識別，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。人工智能經過大數(shù)據(jù)的訓練，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，運用人工智能技術的輔助診斷功能，將是未來外周血細胞形態(tài)學檢驗診斷的主要發(fā)展趨勢。隨著血細胞AI系統(tǒng)在臨床的推廣運用，其學習能力將進一步得到提升，為外周血細胞形態(tài)學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)學檢查。

盡管在不少業(yè)內人士看來，這款“AI+醫(yī)學影像技術”系統(tǒng)依托于大量臨床病例的學習與積累，新橋醫(yī)院在這一領域的研發(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，進行產品的升級和完善。例如構建基于外周血/骨髓形態(tài)學檢驗的血液系統(tǒng)診斷知識庫及全國血細胞影像數(shù)據(jù)庫，迭代推出相應的骨髓人工智能分析系統(tǒng)、體液脫落細胞、人機互學教學及遠程會診系統(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)學中心正在積極開展血細胞AI系統(tǒng)的臨床推廣外，國內的其他多家單位均同時在進行應用推廣，并取得了臨床試驗報告及推廣應用證明，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診斷水平，造福更多患者。