從千億公里外看地球，是浩瀚星河中的一點;而在顯微鏡下看細(xì)胞，同樣有“滄海一粟”之感。
在“人體小宇宙”中，37萬億個細(xì)胞各司其職，其中既有白細(xì)胞、紅細(xì)胞、血小板等常見細(xì)胞，就像我們熟知的太陽系行星;更有種類繁多的異常細(xì)胞，就像神秘而罕見的未知星體。正是這些未知，可以作為許多異常疾病的診斷依據(jù)，但其“觀測”難度也可想而知。
如今，有兩家來自深圳的頂尖公司，攜手向觀測這個“微觀宇宙”發(fā)起了挑戰(zhàn)。
今年3月，邁瑞醫(yī)療和騰訊AI Lab共同研發(fā)的“全自動外周血細(xì)胞形態(tài)學(xué)分析儀”，正式進(jìn)入國家藥品監(jiān)督管理局創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查程序。
“一南一北”的頂尖碰撞
從深圳科技南路一路向北，能看到邁瑞醫(yī)療總部;而從這條路往南，就是騰訊濱海大廈，兩家公司步行不過十分鐘距離。雖已在各自領(lǐng)域取得頂尖成果，但此前雙方并無過多交集。
轉(zhuǎn)折發(fā)生在2018年。當(dāng)時，騰訊AI Lab醫(yī)療中心組織團(tuán)隊到邁瑞進(jìn)行了一次參觀。本是一次日常交流，但騰訊團(tuán)隊注意到了他們正在研發(fā)的“閱片機(jī)”。“我當(dāng)時就想，高效閱片，不正是人工智能擅長的嗎?”該中心副總經(jīng)理韓驍告訴記者。
如今到醫(yī)院體檢，抽血已是常規(guī)項目，血液樣本中各種細(xì)胞的數(shù)量、形態(tài)、質(zhì)量等，都可以作為疾病判斷依據(jù)。其中，形態(tài)是重要參考，卻也觀察難度最大，形狀、顏色的細(xì)微差別，都有可能導(dǎo)向完全不同的診斷結(jié)果。
要保證分析質(zhì)量，不出現(xiàn)漏診，日常檢測中，應(yīng)對20%左右的血涂片再次進(jìn)行鏡檢。然而目前國內(nèi)部分醫(yī)院達(dá)不到這個標(biāo)準(zhǔn)。
“臨床需求和醫(yī)生數(shù)量太不對等了，一家三級醫(yī)院可能只有1-2位形態(tài)學(xué)專家，根本滿足不了鏡檢需求。而進(jìn)口閱片機(jī)又貴，在三級醫(yī)院尚不能普及，對于廣大基層醫(yī)院來說更是遙不可及。”邁瑞醫(yī)療中國區(qū)體外診斷總經(jīng)理羅曉亮表示，“邁瑞自研閱片機(jī)，就是希望打破進(jìn)口壟斷，為惡性疾病的篩查把好第一道門。”
以科技賦能，讓優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源普及更多人，邁瑞的追求也是騰訊的目標(biāo)，接下來的合作順理成章。
2021年1月29日，邁瑞醫(yī)療與騰訊AI Lab簽署全面合作框架協(xié)議，共同研發(fā)血液細(xì)胞分析的AI產(chǎn)品，并進(jìn)一步探索AI技術(shù)在體外診斷的融合與應(yīng)用。
守護(hù)血常規(guī)第一道防線
時間回到2013年，邁瑞下決心要研發(fā)一款擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的閱片機(jī)。當(dāng)時國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域可謂一片空白，只有一款售價高達(dá)百萬元的進(jìn)口產(chǎn)品，被用在少數(shù)三甲醫(yī)院。
為什么這件事非做不可?因為邁瑞深知形態(tài)學(xué)人才的培養(yǎng)難度，他們曾將公司有一定醫(yī)學(xué)背景的員工，送到頂級醫(yī)院去培訓(xùn)，半年后才達(dá)到入門水平。
“細(xì)胞數(shù)量龐大，形態(tài)千變?nèi)f化，任何一個細(xì)微處的顏色、形狀不同，都有可能指向完全不同的疾病。所以學(xué)習(xí)形態(tài)學(xué)，多年積累和入門導(dǎo)師，缺一不可。”臨床檢驗醫(yī)生出身的羅曉亮，對自己當(dāng)年的求學(xué)經(jīng)歷依然歷歷在目，“那時我們都是導(dǎo)師調(diào)整好顯微鏡角度，學(xué)生排隊去觀察細(xì)胞。顯微鏡調(diào)好了就不能動了，因為一動，細(xì)胞的樣子就變了。”
門檻高、周期長、回報低，臨床檢驗醫(yī)生從事形態(tài)學(xué)的人數(shù)漸漸地越來越少。與之相對的，卻是越來越大的臨床檢測需求。
僅以白血病為例，數(shù)據(jù)顯示，目前我國每10萬人中，平均有2.76名白血病患者，是國內(nèi)的第六高發(fā)腫瘤，同時也是兒童及青少年第一高發(fā)腫瘤，具備惡性程度高、病情發(fā)展迅速的特點。兒童白血病如能及時發(fā)現(xiàn)，采用適當(dāng)治療手段，約半數(shù)以上可長期生存或治愈。
血常規(guī)作為患者就診第一道篩查工具，守好這道防線，及早發(fā)現(xiàn)和確診，能為臨床治療爭取更多寶貴時間。
此外，邁瑞在血液檢測領(lǐng)域已形成自己的產(chǎn)品線，形態(tài)學(xué)檢查正是其全流程自動化的“最后一公里”。
靈光一現(xiàn)，多景深融合技術(shù)誕生
拓新之路注定充滿波折。
在長達(dá)幾年的時間里，邁瑞研發(fā)團(tuán)隊害怕聽到的，就是來自形態(tài)學(xué)專家的“No”。
為打磨出一款符合臨床需求的閱片機(jī)，自2013年起，邁瑞團(tuán)隊走訪了全球數(shù)百家醫(yī)院，與近50位形態(tài)學(xué)和病理學(xué)專家反復(fù)溝通。
“一句話總結(jié)，閱片機(jī)就是要把立體的細(xì)胞形態(tài)，進(jìn)行‘平面成像’，同時要保證圖像質(zhì)量和拍攝效率。”邁瑞醫(yī)療體外診斷事業(yè)部總經(jīng)理閆華文說，“但真正做到這一點，我們探索了數(shù)年。”
要讓機(jī)器拍攝的圖片，達(dá)到人眼觀察到的效果，邁瑞一開始就從“相機(jī)”“鏡頭”“材料”等方面入手。最初成像的版本發(fā)給形態(tài)學(xué)專家后，經(jīng)常得到“No”的回復(fù)。“團(tuán)隊最開始備受挫折，我們嘗試從傳感器、光學(xué)照明系統(tǒng)等多方面進(jìn)行調(diào)整，但專家們總覺得差強人意，沒達(dá)到他們想要的水平，就這樣更新了四五代產(chǎn)品。”閆華文告訴記者。
直到有一次照例與醫(yī)生一起工作時，團(tuán)隊注意到他們在觀察復(fù)雜細(xì)胞時，會反復(fù)調(diào)節(jié)顯微鏡的焦點，看清細(xì)胞所有層次的細(xì)節(jié)，從而判斷細(xì)胞的種類。“就像偵探破案時的靈光一現(xiàn)，這個舉動一下啟發(fā)了我們，細(xì)胞是立體的，我們要拍出各維度的細(xì)節(jié)。”閆華文回憶道。
見細(xì)節(jié)而非表象，見整體而非局部。明確了這一目標(biāo)，團(tuán)隊模擬醫(yī)生手動調(diào)焦，為閱片機(jī)開發(fā)了多景深融合技術(shù)，創(chuàng)新性地實現(xiàn)了為每一個細(xì)胞，在不同景深捕捉20張圖像，并將每一張中最為清晰的部分疊加在一起，這才組成了最終的成像。
“通過多景深融合拍出的樣片一出來，我們立即發(fā)給了全國多名專家，得到的回復(fù)全部是‘Yes’!”閆華文至今記得當(dāng)時的激動心情。
“左右互搏”，融會貫通
所謂閱片機(jī)，除了拍片，閱片也是基本功，而這離不開AI的加持。
自簽訂合作協(xié)議后，邁瑞與騰訊之間的那段十分鐘的路程，也被“越走越近”。
“合作初期，我們成立了一支由邁瑞的成像專家、臨床專家，騰訊的人工智能專家和一些外部醫(yī)學(xué)專家組成的聯(lián)合團(tuán)隊，他們也成為了攻克閱片機(jī)的中堅力量。”閆華文說。
所謂隔行如隔山，由于雙方的專業(yè)背景、語言體系有很大差異，初期合作也經(jīng)歷了一段時間的磨合。看到一個細(xì)胞，邁瑞臨床專家第一反應(yīng)是這是疾病哪個階段、如何用藥，而在騰訊AI專家眼里，它則是一行行代碼。“這種差異有點像學(xué)習(xí)左右互搏之術(shù)，需要兩者融會貫通，才能打磨出成熟的產(chǎn)品。”韓驍說。
雖在AI+醫(yī)療方面已有不少探索，但細(xì)胞形態(tài)分析對騰訊AI Lab來說，也是一個新的挑戰(zhàn)。據(jù)韓驍介紹，團(tuán)隊采用多項自主研制的先進(jìn)AI計算解決方案，面對龐大混有噪聲的上百萬數(shù)據(jù)，大幅縮短訓(xùn)練時間，提升迭代次數(shù)。同時，算法工程師使用多智能體模擬，通過多個專家系統(tǒng)所組成的決策系統(tǒng)，提升整體細(xì)胞形態(tài)的分析性能，做到異常和惡性細(xì)胞不遺漏、疑似細(xì)胞有提示。
值得一提的是，團(tuán)隊創(chuàng)新性地提出一種多層次細(xì)胞信息融合模型，用以細(xì)胞自動分類，于2022年4月獲中國專利優(yōu)秀獎。
此外，邁瑞的多景深融合技術(shù)解決了清晰度的問題，在保證效率方面還需算法加持。經(jīng)過反復(fù)驗證，該設(shè)備既能以新型航天材料的應(yīng)用，保證儀器在高速運動時，進(jìn)行平衡系統(tǒng)微小抖動所需要的剛度和韌性;又能通過結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與先進(jìn)的高頻曝光算法，解決水平與垂直方向上的微弱抖動問題。
種種創(chuàng)新設(shè)計，讓閱片機(jī)做到了高速拍攝不停歇，0.1s拍攝20張圖片，一小時完成60個血涂片檢測。同時，靈活的單片進(jìn)樣更能夠保障緊急情況下結(jié)果的迅速生成。
道路越走越近，專業(yè)越來越融合。從2018年的初次參觀，到開啟合作后，線上線下的隨時溝通，科技南路上的一家小面館，更成為雙方的“臨時會議地”。“常常中午一起吃頓面的時間，又能解決好幾個問題。”韓驍告訴記者。
開啟無限可能的“任意門”
如果說位于科技南路一南一北的騰訊與邁瑞，此前是“門對門”，閱片機(jī)的研發(fā)，則為雙方開啟了一扇“任意門”，共同探索醫(yī)療行業(yè)的無限可能。
早在2017年，國家科技部印發(fā)了《新一代人工智能重大科技項目實施方案》，公布首批國家新一代人工智能開放創(chuàng)新平臺名單，并明確依托騰訊，建設(shè)醫(yī)療影像國家新一代人工智能開放創(chuàng)新平臺。“如何用這個平臺更好地服務(wù)醫(yī)療行業(yè)，是我們不斷在思索的命題。與邁瑞的合作，剛好在平臺獲批后開啟了。”騰訊健康智慧醫(yī)療專家架構(gòu)師宋春玲說。
要讓AI從實驗室走向臨床，需要不斷尋找場景需求，此次邁瑞閱片機(jī)的研發(fā)，正是其中之一。
“我覺得這次跟邁瑞的合作，可以說是互聯(lián)網(wǎng)科技企業(yè)與傳統(tǒng)醫(yī)療行業(yè)的一個標(biāo)桿，為產(chǎn)業(yè)鏈條上不同類型的企業(yè)提供了合作示范。”韓驍告訴記者，“為什么這次可以很快碰撞出合作點?是因為雙方愿景一致，就是科技服務(wù)人類。在技術(shù)積累上，又能互相取長補短。”
除形態(tài)學(xué)檢測外，騰訊AI Lab未來還將與邁瑞醫(yī)療共同探索人工智能技術(shù)在體外診斷其他領(lǐng)域的融合與應(yīng)用，如尿液分析、智能實驗室、體外診斷大數(shù)據(jù)等。
(深圳商報記者 袁斯茹)
