1590年前后,荷兰眼镜制造商詹森干脆制造了世界上第一台使用凹面镜和凸面镜的显微镜,将人类的视野从宏观变为微观,打开了形态学检查的大门。 1650年,荷兰人列文胡研制的第一台光学显微镜诞生,他通过发明300倍放大倍光学显微镜,首次成功观测到人类红细胞。 从那时起,用于观察微观世界的显微镜手段和方法一直使用到今天,为细胞形态学、微生物学和寄生虫学的萌发和发展奠定了基础。 长期以来,形态学检测严重依赖人工操作,但人工操作检测速度慢,操作繁琐,一致性差,检测结果取决于操作人员的责任心和检测技术。 在标本数量不断增加的今天,传统的手动显微镜检测显然已经无法满足临床检测需求。
图1:形态学显微镜检查史。
随着计算机硬件性能和算法算力的全面提升,机器视觉和卷积神经网络技术的快速迭代,人工智能技术在医疗领域得到了快速发展。 艾威独创的创新“机器视觉技术”和“医用显微镜形态检测自动化”等关键共性技术处于世界领先地位,终结了过去只能手工完成的形态检测历史,填补了多项国际国内技术空白。 先后实现了尿液、粪便、白带、血液等标本中成型成分的自动化、智能化、标准化、标准化检测,是人工智能在国内外形态学识别领域应用的典型代表。
图2:AI显微镜有多智能?
深度学习算法、算力、大数据是人工智能的三大要素,任何影响上述三要素的因素都可能影响细胞识别的准确性和稳定性。 目前,爱威科技已在6000多家医院安装了10000多台,每年检测样本数量超过1个1亿人次,为AI训练提供海量数据。 其次,为了提升算力,爱威科技搭建了多台高性能服务器,可以同时训练不同参数下的模型,大大提高了计算速度。 艾威科技第四代AI识别系统基于卷积神经网络的深度学习方法,结合智能地图采集技术,通过大数据进行模型训练,构建了用于识别尿液、粪便、白带、血液等标本中形成成分的深度学习模型,该模型利用卷积逐步挖掘浅层, 图像中的中深特征,具有更强的鲁棒性和泛化能力,确保检测结果准确、稳定、可靠。目前,第四代AI识别系统已广泛应用于其尿液、粪便、生殖道分泌物、血液等标本的自动分析产品和解决方案中,大大减轻了操作人员的工作量,提高了工作效率,得到了广泛的认可。
图 3:Aiwei 显微镜系列。
*E-7200系列模块化尿液分析线。
测试项目。 科学:包括色度、浊度、比重、电导率、渗透压。
干化学:14 项,提供尿微量白蛋白肌酐 (ACR)。
形态学:对尿液中的白细胞、上皮细胞、管型和晶体进行分类和定量计数,分析红细胞形态,并提供红细胞形状、大小、色度曲线和大小-色度散点图,以辅助判断血尿**。
*E-2100系列模块化血细胞形态学自动化分析线。
测试项目。 白细胞:中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞,计算各类细胞的百分比,并能对异常白细胞和幼稚粒细胞进行预分类。
红细胞:可分为正常红细胞、大红细胞、小红细胞、球形红细胞、靶红细胞、口红细胞等,计算各类细胞的比例,描述红细胞的形态,对幼稚红细胞进行预分类。
血小板:可分为正常血小板、大血小板、血小板聚集和血小板聚集,血小板聚集超过预警值。
寄生虫:可能表明感染了血液寄生虫(疟原虫、斑点丝虫、克氏锥虫、多诺瓦尼利什曼原虫等)。
重新分类:经过人工审核,可以对异常分类的细胞和无法识别的细胞进行重新分类。
*E-32系列生殖道分泌物分析仪。
测试项目。 干化学:可检测pH值、过氧化氢、乳酸、白细胞酯酶、唾液酸酶、-葡萄糖醛酸酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、脯氨酸氨基肽酶、凝固酶、氧化酶、碱性磷酸酶,以辅助判断**炎症类别。
形态学:包括红细胞、白细胞、上皮细胞、线索细胞、滴虫病、球菌、杆菌、真菌、
病原微生物,自动上报清洁度,可扩展提供菌群密度、多样性、优势菌、Nugent评分、Donders评分等指标,并可提供滴虫病检测动态**,提高滴虫病检出率。
*E-56系列全自动粪便分析仪。
测试项目。 科学:自动识别颜色和特征。
形态学:可检测微观粪便标本中所有形成的成分,包括红细胞、白细胞、晶体、卵、细菌、真菌、脂肪球、淀粉颗粒等。
化学和免疫学:粪便潜血(支持血红蛋白免疫测定、转铁蛋白免疫测定、血红蛋白豁免双链体、血红蛋白-转铁蛋白免疫双链体)、轮状病毒、腺病毒、幽门螺杆菌、钙卫蛋白、乳铁蛋白等。
经过20多年的临床实践应用和积累,作为形态显微镜智能制造领域的代表,爱威科技的成长历程演绎了形态显微镜的发展历程。 随着人工智能、大数据等先进技术的不断成熟和深度融合,智能形态检测将实现实验室设备和数据的智能化管理,大大提高检测效率,减轻人力负担,降低运行成本,促进标准化建设。 从智能硬件到云计算平台,从数据分析到机器学习算法,将帮助实验室变得更加智能高效,使临床实验室成为诊断决策过程中的“最强大脑”,提高医疗效率,保护人们的健康。