1590年前后，荷蘭眼鏡制造商Jansen簡單的利用一個凹鏡和一個凸鏡制做成了世界首臺顯微鏡，將人類的視野從宏觀轉向微觀，開啟了形態(tài)學檢驗的大門。1650年，荷蘭人列文虎克制做的第一臺光學顯微鏡誕生，通過其發(fā)明的放大300倍光學顯微鏡首次成功觀察到人類紅細胞。此后利用顯微鏡對微觀世界的觀察手段和方法一直沿用至今，為細胞形態(tài)學、微生物學、寄生蟲學學科萌芽與發(fā)展奠定了基礎。長久以來，形態(tài)學檢驗嚴重依賴人工操作，但是人工操作檢測速度慢、操作繁瑣、一致性差，檢驗結果依賴操作人員工作責任心和檢驗技術水平。在標本量日益增長的今天，傳統(tǒng)人工顯微鏡檢測顯然已經(jīng)無法滿足臨床的檢測需求。
圖1：形態(tài)學鏡檢發(fā)展史
隨著計算機硬件性能、算法算力的全面提升，機器視覺、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡技術的快速迭代，人工智能技術在醫(yī)學領域得到了迅猛發(fā)展，細胞形態(tài)學鏡檢是人工智能應用的核心領域，愛威科技是起步最早、經(jīng)驗及成果最豐富的實踐者。愛威原始創(chuàng)新的“機器視覺技術”和“醫(yī)學顯微鏡形態(tài)學檢驗自動化”等多項關鍵共性技術處于國際領先地位，終結了以往形態(tài)學檢測只能依賴人工完成的歷史，填補了多項國際、國內(nèi)技術空白。陸續(xù)實現(xiàn)了尿液、糞便、白帶、血液等標本中有形成分自動化、智能化、標準化、規(guī)范化檢測，是國內(nèi)外將AI應用于形態(tài)學識別領域的典型代表。
圖2：AI鏡檢到底有多智能
深度學習算法、計算能力、大數(shù)據(jù)是人工智能的三大要素，任何影響以上三要素的因素都可能影響到細胞識別的準確性和穩(wěn)定性。目前，愛威科技目前已在6000多家醫(yī)院實現(xiàn)裝機10000余臺，年檢測標本量超1.1億人次，為AI的訓練提供了海量數(shù)據(jù)。其次，為了提高算力，愛威科技搭建多臺高性能服務器，可同時進行不同參數(shù)下的模型訓練，極大的提高了運算速度。愛威科技4代AI識別系統(tǒng)基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的深度學習方法，配合智能采圖技術，并通過大數(shù)據(jù)進行模型訓練后，構建了尿液、糞便、白帶、血液等標本中有形成分識別的深度學習模型，模型采用卷積的方式逐步挖掘圖像中的淺層特征、中層特征、深層特征，具有更強魯棒性和泛化能力，確保檢測結果準確、穩(wěn)定、可靠。目前4代AI識別系統(tǒng)已廣泛應用于其推出的尿液、糞便、生殖道分泌物、血液等標本的自動化分析產(chǎn)品及解決方案中，極大的降低了操作老師工作量，提高了工作效率，獲得了廣泛認可。
圖3：愛威鏡檢家族
AVE-7200系列模塊化尿液分析流水線
檢測項目
理學：包括顏色、濁度、比重、電導率、滲透壓。
干化學：14項，可提供尿微量白蛋白/肌酐（ACR）。
形態(tài)學：尿液中白細胞、上皮細胞、管型、結晶細分類及定量計數(shù)，對紅細胞形態(tài)學進行分析，并提供紅細胞形狀、大小、色度曲線圖以及大小-色度散點圖，輔助判斷血尿來源。
AVE-2100系列模塊化血細胞形態(tài)學自動化分析流水線
檢測項目
白細胞：分為中性粒細胞、淋巴細胞、單核細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞，計算各類細胞百分比，并可對異常白細胞和幼稚粒細胞進行預分類。
紅細胞：可分為正常紅細胞、大紅細胞、小紅細胞、球形紅細胞、靶形紅細胞、口形紅細胞等，計算各類細胞占比，并對紅細胞形態(tài)進行描述，對幼稚紅細胞進行預分類。
血小板：可分為正常血小板、大/巨血小板、血小板聚集，并對血小板聚集超出預警值進行提示。
寄生蟲：可以對血液寄生蟲（瘧原蟲、斑氏絲蟲、克氏錐蟲、杜氏利什曼原蟲等）感染進行提示。
再分類：經(jīng)人工審核后，可對異常分類的細胞、未識別的細胞再次分類。
AVE-32系列生殖道分泌物分析儀
檢測項目
干化學：可對pH、過氧化氫、乳酸、白細胞酯酶、唾液酸苷酶、β-葡萄糖醛酸苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、脯氨酸氨基肽酶、凝固酶、氧化酶、堿性磷酸酶進行檢測，輔助判斷陰道炎類別。
形態(tài)學：包括紅細胞、白細胞、上皮細胞、線索細胞、陰道毛滴蟲、球菌、桿菌、真菌、
病原微生物，自動報告清潔度，可拓展提供菌群密集度、多樣性、優(yōu)勢菌、Nugent 評分、Donders 評分等指標，并可提供滴蟲檢測動態(tài)視頻，提高滴蟲檢出率。
AVE-56系列全自動糞便分析儀
檢測項目
理學：自動識別顏色、性狀。
形態(tài)學：可檢測顯微鏡下糞便標本中的所有有形成分，包括紅細胞、白細胞、結晶、蟲卵、細菌、真菌、脂肪球、淀粉顆粒等。
化學和免疫學：糞便隱血（支持血紅蛋白免疫法、轉鐵蛋白免疫法、血紅蛋白化-免雙聯(lián)法、血紅蛋白-轉鐵蛋白免疫雙聯(lián)法）、輪狀病毒、腺病毒、幽門螺旋桿菌、鈣衛(wèi)蛋白、乳鐵蛋白等。
從替代人工鏡檢，到單機再到流水線全程自動化，再升級到AI深度學習和大數(shù)據(jù)云管理，歷經(jīng)20多年的臨床實踐應用與積累，作為形態(tài)學鏡檢智造領域代表，愛威科技的成長史演繹了形態(tài)學鏡檢的發(fā)展史。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等先進技術的不斷成熟與深度融合，智慧形態(tài)學檢測將實現(xiàn)對實驗室設備及數(shù)據(jù)等的智能化管理，大大提高檢測效率，減輕人力負擔，降低運行成本，推進標準化建設。從智能硬件到云計算平臺，從數(shù)據(jù)分析到機器學習算法，都將助力實驗室實現(xiàn)更加智能化和高效化，讓臨床實驗室成為診斷決策過程中的“最強大腦”，提高醫(yī)療效率，護佑百姓健康。
