近日，金域醫學(xué)與騰訊AI Lab、舜宇光學(xué)科技共同研發(fā)的智能顯微鏡已獲得NMPA頒發(fā)的注冊證，成為國內首個(gè)獲準臨床用智能顯微鏡產(chǎn)品。
該顯微鏡可以在免疫組織化學(xué)（IHC）場(chǎng)景中為病理醫生的鏡下判讀提供精準的定量分析。在確定視野后，該顯微鏡即可運行算法，在300毫秒以?xún)妊杆儆嬎愠鲈搮^域的免疫組化染色陽(yáng)性的腫瘤細胞數量，從而為病理醫生提供實(shí)時(shí)幫助，節約醫生的時(shí)間精力，提升判讀結果的一致性和準確性。
據悉，這是繼去年6月，金域醫學(xué)與華為云聯(lián)合發(fā)布在A(yíng)I輔助宮頸細胞學(xué)篩查方面的研發(fā)成果之后，金域在醫療AI領(lǐng)域研究的又一進(jìn)展。
病理診斷作用關(guān)鍵，相關(guān)醫療人才缺口大
病理分析是診斷、預后預測和指導癌癥治療的“金標準”，作為醫療鏈條中的關(guān)鍵環(huán)節，病理診斷是醫生判斷腫瘤性質(zhì)的重要依據，也是精準治療的基礎。隨著(zhù)診斷技術(shù)的提高，精準病理診斷在腫瘤精準治療領(lǐng)域發(fā)揮的作用越來(lái)越重要。
當前，病理診斷包括常規HE組織形態(tài)學(xué)、免疫組織化學(xué)（IHC）、熒光原位雜交染色（FISH）和基因檢測等分子病理檢測手段。
其中，免疫組化主要用于疾病輔助診斷、鑒別診斷、判讀預后、臨床治療方案、靶向藥物、免疫治療的指導等。其很多指標，需要進(jìn)行精準定量分析，否則將影響到腫瘤的治療方案、內分泌治療、靶向治療、免疫治療，甚至還會(huì )影響到惡性腫瘤的用藥和患者預后管理。
然而，免疫組化在檢測和病理醫生診斷過(guò)程中，又經(jīng)常存在主觀(guān)性判讀的穩定性和一致性差，圖像分析工具脫離正常工作流程，且無(wú)法精準定量分析，指導藥物治療抗體的判讀標準不統一等問(wèn)題。病理醫生需要通過(guò)顯微鏡下進(jìn)行免疫組化染色病理切片的觀(guān)察，識別腫瘤病灶區域，并進(jìn)行估算。這樣的過(guò)程往往需要依靠醫生的經(jīng)驗，耗時(shí)長(cháng)，且結果難以準確一致。
同時(shí)，病理醫生的稀缺也掣肘著(zhù)病理精準診斷的發(fā)展。據統計，中國目前僅有1.5萬(wàn)名病理醫生，缺口近10萬(wàn)，供需極不平衡，而病理醫生的培養又因時(shí)間周期長(cháng)，行業(yè)內待遇普遍偏低，而面臨著(zhù)年輕一代學(xué)習動(dòng)力不足等問(wèn)題。
為了更好地對患者進(jìn)行精準的病理診斷，提高病理診斷中免疫組化精準判讀的準確率，解決病理醫生不足的問(wèn)題，自2018年起，金域醫學(xué)就與騰訊、舜宇光學(xué)共同投入智能顯微鏡項目的軟硬件一體化研發(fā)，通過(guò)不斷迭代提升體驗，最終開(kāi)發(fā)出首款高效、精準的智能顯微鏡產(chǎn)品。
開(kāi)發(fā)硬軟件結合的解決方案
過(guò)去，病理醫生在鏡下讀片的同時(shí)，要憑借自身的診斷經(jīng)驗，從鏡下視野中選取視野進(jìn)行陽(yáng)性細胞數量估算；而今，隨著(zhù)首款智能顯微鏡獲批及臨床應用，病理醫生可在確定切片中具有代表性的腫瘤病灶區域后，通過(guò)智能顯微鏡中的算法，迅速計算出該區域的腫瘤陽(yáng)性細胞的數量。整個(gè)流程可在鏡下完成，無(wú)需在電腦和顯微鏡之間來(lái)回切換。
這套軟硬件結合的解決方案由騰訊AI Lab、舜宇光學(xué)科技和金域醫學(xué)共同研發(fā)，目前使用的是離線(xiàn)運算版本。三方還在研發(fā)一套基于深度學(xué)習方法的升級版算法，具有更高精準度和升級潛力。
騰訊 AI Lab 提供了領(lǐng)先的AI算法及軟件解決方案。在采集訓練數據時(shí)，選擇讓機器使用主動(dòng)學(xué)習和難例挖掘的方案，不打擾醫生的工作流程，也減輕醫生手動(dòng)標注數據的負擔；采用先進(jìn)的模型設計方案，讓算法模型在保證準確度的前提下能滿(mǎn)足300毫秒內完成IHC全視野實(shí)時(shí)分析的要求；借助遷移學(xué)習并使用生成對抗網(wǎng)絡(luò )（GAN）歸一化鏡下圖像，使得算法能對不同醫院和不同制片方式實(shí)現良好兼容，提升了算法的穩健性和通用性。
舜宇光學(xué)科技提供了定制化的硬件方案。比如，針對光學(xué)成像環(huán)境不一致情況，配備了聚光鏡和光闌；針對醫生使用時(shí)不斷切換物鏡倍率的習慣，專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了倍率記憶裝置，能在醫生選擇倍鏡時(shí)調整至對應亮度，并直接傳送倍率信息給算法進(jìn)行分析；此外還針對醫生使用場(chǎng)景對目鏡裝置高度和光源設計進(jìn)行了優(yōu)化。
金域醫學(xué)提供了病理方面的專(zhuān)家資源與數據資源，確保顯微鏡能支持多種病癥場(chǎng)景的判讀，并輔助算法訓練取得良好效果，還能使產(chǎn)品緊密貼合醫生的工作流程與習慣。對于邊界區域或者疑難病例的情況，金域醫學(xué)投入了全職病理專(zhuān)家，對多張顯微鏡下采圖所得的圖像塊進(jìn)行進(jìn)一步的審閱，并對標注團隊進(jìn)行指導，確保了數據來(lái)源的準確性，為算法的精準訓練打下了堅實(shí)的基礎。
金域醫學(xué)還組織了病理醫生團隊對智能顯微鏡進(jìn)行了實(shí)地測試，重新修訂了工作流程，優(yōu)化計算方法，實(shí)現算法提速。
根據估測，智能顯微鏡對單個(gè)鏡下視野的平均分析時(shí)間只需300毫秒，貼合醫生切換鏡下視野時(shí)的使用習慣和節奏，并且可將分析結果運用增強現實(shí)（AR）技術(shù)直接投到顯微鏡的視野之中，不干擾醫生閱片和記錄，切實(shí)提升醫生的工作效率。
智能顯微鏡與傳統顯微鏡性能對比
對腫瘤等惡性疾病實(shí)現精準診斷
經(jīng)過(guò)驗證，智能顯微鏡準確度和實(shí)時(shí)性能夠滿(mǎn)足病理診斷的實(shí)際應用需求，能夠在輔助醫生更好地獲得診斷結論的同時(shí)，顯著(zhù)提升醫生的工作效率。就像開(kāi)車(chē)踩油門(mén)一樣，病理醫生只要輕輕一踩踏板，智能顯微鏡就可以很快將結果準確地呈現在顯微鏡視野內。
金域醫學(xué)病理專(zhuān)家羅丕福表示，對于病理醫生短缺的地區和醫院，這套系統的實(shí)用價(jià)值尤為顯著(zhù)。“智能顯微鏡能夠讓病理診斷水平和能力更加匱乏的基層醫院病理醫生受益，同樣可以快速做出精準的判讀，讓腫瘤患者受益。”
目前，通過(guò)與金域醫學(xué)合作，智能顯微鏡已支持乳腺癌免疫組化 Ki67（腫瘤細胞增殖指數）、ER（雌激素受體）、PR（孕激素受體）和 HER2（人表皮生長(cháng)因子受體2）等常用核染色和膜染色的定量化分析場(chǎng)景的判讀。
未來(lái)，金域醫學(xué)還將繼續與合作伙伴一起，深化這一項目上的合作，推進(jìn)智能顯微鏡產(chǎn)品在乳腺癌、肺癌、結直腸癌、胃癌等中國高發(fā)疾病的病理診斷中的研究與應用，提高我國病理診斷的技術(shù)水平，緩解病理醫生數量和經(jīng)驗不足帶來(lái)的診斷壓力，幫助臨床醫生對腫瘤等惡性疾病實(shí)現精準診斷、精準治療。
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