血常規(guī)檢測,又叫血細胞分析,是臨床常規(guī)檢測項目,對于臨床疾病的診斷、治療及療效觀察具有非常重要的價值。
隨著檢驗技術(shù)的發(fā)展,血常規(guī)檢驗從最早的顯微鏡觀察手工計數(shù),到八十年代的自動分類血球分析儀,再到21世紀初的自動形態(tài)學預分類儀器,方法學不斷更新迭代,檢測速度與效率得到很大提升。
▲血細胞分析流程
然而,血液形態(tài)學的鏡檢仍然是困擾很多醫(yī)院檢驗老師的一個“老”項目。
因為人工鏡檢雖然是形態(tài)學分析的金標準,但存在著一定的局限性:
● 費時費力
● 人員需要持續(xù)的專業(yè)培訓
● 不同形態(tài)學專家間標準存在差異,不利于遠程審核
● 特殊病例難以長期保存,培訓教學不方便
因此臨床對于能自動完成血涂片檢查的形態(tài)學分析系統(tǒng)的需求與日俱增。
▲舜宇血液形態(tài)學分析系統(tǒng)
Q
什么是血液形態(tài)學分析系統(tǒng)?
A
血液形態(tài)學分析系統(tǒng)是能對血液涂片樣本進行自動化顯微掃描,將相機拍攝到的圖像在計算機上進行圖像分析的儀器,主要進行細胞計數(shù)、細胞分類,最終輸出細胞分析結(jié)果,供檢驗醫(yī)師進行分析診斷。
其中全自動操作包括:玻片進樣、細胞掃描、細胞定位、顯微鏡加油、鏡頭各放大倍數(shù)間切換、拍攝、細胞分類到報告。
形態(tài)學分析系統(tǒng)相比人工鏡檢的優(yōu)勢:
● 操作簡便
● 細胞形態(tài)判斷更加客觀、標準
● 血常規(guī)檢測全流程信息化減少信息錯誤風險
● 圖像方便儲存、培訓和教學
● 減少人力投入和視覺疲勞
雖然有非常多的優(yōu)勢和便利,但全自動細胞形態(tài)學分析儀在國內(nèi)應(yīng)用還不是很普遍,即使是三級醫(yī)院,使用的比例仍然較低,究其原因可能包括:
● 醫(yī)院需進行形態(tài)學復檢的樣本量較大,目前市面上已有產(chǎn)品難以滿足TAT 30分鐘出報告的需求
● 采集的細胞圖像與顯微鏡下觀察的細胞形態(tài)存在一定差異、判斷時難以進行轉(zhuǎn)換
● 部分特殊細胞及特殊患者的血涂片識別率不高,仍然有較大比例需要人工鏡檢復核
● 當前市面上的形態(tài)學分析系統(tǒng)價格昂貴,與血球分析儀進行綁定,不符合大部分中小醫(yī)院實際需求
由此,舜宇根據(jù)血液形態(tài)學分析系統(tǒng)項目上積蓄多年顯微成像研發(fā)經(jīng)驗,提出了新的解決方案——超高速顯微掃描技術(shù):每秒拍攝超過100張數(shù)字圖像,用顯微掃描技術(shù),來幫助臨床用戶解決鏡檢效率問題。
首先是檢測效率問題。
以一家縣級人民醫(yī)院為例,每日血常規(guī)樣本量可達到500-600例以上,以15%的復檢率進行計算,每日需對75-90張血涂片進行推片復檢,且當日樣本量會集中在上午9:00-10:30這一時間段,因此對于形態(tài)學分析系統(tǒng)的檢測效率,需達到1分鐘/片,方可滿足一家普通縣級人民醫(yī)院的即時效率需求。
超高速顯微掃描技術(shù)
1分鐘,要對100個以上的白細胞進行圖像采集和形態(tài)學分析。但并不是所有的視野中都會有白細胞,因此設(shè)備需要對超過1000個油鏡視野進行圖像采集和AI分析,挑選到可能存在其中的“白細胞們”,接著運用人工神經(jīng)卷積網(wǎng)絡(luò),對細胞進行分類和判讀。
而這,就是舜宇在血液形態(tài)學分析系統(tǒng)項目上積蓄多年顯微成像研發(fā)經(jīng)驗,重點打造的超高速顯微掃描技術(shù)——每秒拍攝超過100張數(shù)字圖像,用顯微掃描技術(shù),來幫助臨床用戶解決鏡檢效率問題。
▲超高速顯微掃描技術(shù)
高清景深融合技術(shù)
其二,很多臨床用戶在用顯微鏡觀察血涂片樣本時,會經(jīng)常用到細調(diào)焦手輪對圖像進行微調(diào),綜合不同景深下的圖像信息,以達到較好的觀察效果。
傳統(tǒng)的自動化形態(tài)學分析系統(tǒng)采用的是單層拍攝方式,靜止后定焦在一個平面拍攝,這樣單層的拍攝方式,只能將定焦平面上的單層拍攝清楚,其余部分則會被虛化,作為立體結(jié)構(gòu)的細胞,不能通過單層單平面的拍攝去還原完整細胞的紋理特征及細節(jié),之所以自動化的形態(tài)學分析系統(tǒng)被很多醫(yī)生詬病沒有顯微鏡下閱片的感覺,就是因此造成。
舜宇超高清景深融合技術(shù)——可在0.1秒的時間內(nèi)拍攝超過10張數(shù)字圖像,運用圖像算法,提取多張數(shù)字圖像中的可用信息,進行融合,最終呈現(xiàn)出一個清晰的“3D”細胞。
▲超高清景深融合技術(shù)
而在臨床使用過程中,AI的分類準確性和軟件的使用體驗直接關(guān)乎到形態(tài)學鏡檢工作效率。
人工智能
Artificial Intelligence
人工智能是一門研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用的新興學科。人工智能在醫(yī)療行業(yè)中應(yīng)用成熟的項目當屬病理人工智能。病理人工智能依賴于數(shù)字圖像,隨著成像系統(tǒng)的改善和全視野數(shù)字切片圖像(WSI)掃描儀的日趨成熟,病理醫(yī)師通過WSI診斷的方式正在逐漸取代傳統(tǒng)的顯微鏡下閱片。
而人工智能目前應(yīng)用在醫(yī)學圖像處理中普遍的方式是深度學習,深度學習是一種機器學習方法,利用復雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來創(chuàng)建學習系統(tǒng),從大型數(shù)據(jù)集中學習特征表示,最終得到具有高度可預測性能的模型。
血細胞智能分析網(wǎng)絡(luò)
舜宇的人工智能開發(fā)團隊,通過多年來在工業(yè)半導體檢測、科研領(lǐng)域細胞/組織識別、醫(yī)學檢驗圖像識別等領(lǐng)域的經(jīng)驗積累,成功開發(fā)血細胞分類卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
▲舜宇AI標注數(shù)據(jù)庫
團隊通過收集100萬張以上的血細胞圖像數(shù)據(jù),搭建了血細胞專用數(shù)據(jù)庫,并邀請合作醫(yī)院血液形態(tài)學鏡檢專家,配合舜宇醫(yī)學檢驗專業(yè)工程師,對數(shù)據(jù)進行分類處理,極大的增強了模型的泛化能力,使得面對不同醫(yī)院常見外周血涂片樣本,均具備AI分析能力。
在實際臨床試用中,對3000份樣本進行統(tǒng)計分析,舜宇血細胞AI模型分類準確率超過95%!
▲客戶端試用現(xiàn)場
多終端在線閱片
除此以外,舜宇還專門就血液形態(tài)學鏡檢做了臨床需求調(diào)研。
實際工作場景中,在血常規(guī)樣本錄入工位;血球儀流水線工位或者形態(tài)學鏡檢工位檢驗老師都希望可以便捷地對形態(tài)學結(jié)果進行分析。因此我司采用了在線閱片模式,可以實現(xiàn)多終端同時在線閱片。
▲多終端閱片系統(tǒng)
通過這種方式,形態(tài)學分析結(jié)果可以呈現(xiàn)在科室所有的電腦上,極大的方便了檢驗老師對于結(jié)果的分析與審核。
人性化操作軟件
簡潔的操作界面,人性化的操作設(shè)計,讓舜宇血液形態(tài)學分析系統(tǒng)成為了形態(tài)學鏡檢的好幫手。
▲血液形態(tài)學分析系統(tǒng)軟件界面示意圖
小細胞,大學問。
形態(tài)學鏡檢看的雖是微小的細胞,但可為臨床提供關(guān)鍵的診斷信息,舜宇血液形態(tài)學分析系統(tǒng),助力形態(tài)學鏡檢,打造血液檢查新氣象。
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