騰訊聯(lián)合推出中國首款智能顯微鏡：300毫秒內(nèi)完成免疫組化實(shí)時(shí)分析，已獲藥監(jiān)局批準(zhǔn)進(jìn)入臨床應(yīng)用

乾明 2020-04-09 13:01:54 來源：量子位

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量子位 報(bào)道 | 公眾號 QbitAI

AI醫(yī)療產(chǎn)品，迎來進(jìn)一步落地時(shí)刻。

今天，騰訊 AI Lab 聯(lián)合舜宇光學(xué)科技、第三方醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)金域醫(yī)學(xué)宣布，三方研發(fā)的智能顯微鏡已獲得 NMPA 注冊證，成為國內(nèi)首個(gè)獲準(zhǔn)進(jìn)入臨床應(yīng)用的智能顯微鏡產(chǎn)品。

同時(shí)，它也是國內(nèi)為數(shù)不多獲得批準(zhǔn)進(jìn)入臨床應(yīng)用的醫(yī)療AI產(chǎn)品。

騰訊AI Lab 介紹，該智能顯微鏡產(chǎn)品研發(fā)始于 2018 年，集成了目前病理分析與診斷方面的最新技術(shù)，并針對病理醫(yī)生工作流程和習(xí)慣進(jìn)行多次產(chǎn)品迭代。

目前，這款智能顯微鏡使用的是離線運(yùn)算版本。騰訊AI Lab表示，在測試中證明，它能有效提升病理醫(yī)生的工作效率、病理分析的精確度和一致性，能讓算法模型在保證準(zhǔn)確度的前提下能滿足300毫秒內(nèi)完成免疫組織化學(xué)全視野實(shí)時(shí)分析的要求。

現(xiàn)已支持乳腺癌免疫組化（IHC） Ki67（腫瘤細(xì)胞增殖指數(shù)）、ER（雌激素受體）、PR（孕激素受體）和 Her2（細(xì)胞表面生長因子2）等常用核染色和膜染色量化分析場景的判讀。

此外，騰訊 AI Lab 透露，他們研發(fā)了一套基于深度學(xué)習(xí)方法的升級版算法，具有更高精準(zhǔn)度和升級潛力，期待能盡早通過認(rèn)證后推向市場，輔助醫(yī)生診斷。

騰訊并不是唯一研發(fā)智能顯微鏡的機(jī)構(gòu)，2019年8月，谷歌提出一種智能顯微鏡，能從海量細(xì)胞中自動尋找癌細(xì)胞病灶，完成實(shí)時(shí)檢測，研究成果還登上了“Nature Medicine”。

行業(yè)痛點(diǎn)：病理診斷作用關(guān)鍵，但相關(guān)醫(yī)療人才缺口大

要理解智能顯微鏡在癌癥等病癥篩查和病理分析過程中的價(jià)值，首先要理解病理分析過程的復(fù)雜性，以及中國醫(yī)療資源方面所存在的現(xiàn)實(shí)問題。

大致來說，癌癥檢診流程主要包含以下幾個(gè)步驟，騰訊智能顯微鏡，能在病理分析和診斷兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)為醫(yī)生提供幫助。

從病理分析角度和層次來看，騰訊智能顯微鏡的切入點(diǎn)，是通過提供精準(zhǔn)定量分析提高診斷一致性，減輕醫(yī)生工作負(fù)擔(dān)，目前主要聚焦在免疫組織化學(xué)相關(guān)的輔助分析。

病理診斷分為組織病理和分子病理兩個(gè)層面，兩者的診斷和檢測方法不相同。只有兩者互相補(bǔ)充、支持和印證，才能做出精準(zhǔn)診斷。而不管是組織病理層面還是分子層面，傳統(tǒng)的病理診斷過程都主要依靠人類醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)，也因此存在一些固有的短板：

首先是組織層面，有的癌癥亞分類多達(dá)數(shù)十種，且不同亞類之間細(xì)胞和組織形態(tài)可能很相似，診斷難度大，主觀性強(qiáng)，而誤診后果嚴(yán)重。

例如：2015 年一篇《美國醫(yī)學(xué)會雜志》（JAMA）的報(bào)道對 75 名病理醫(yī)生在 2000 個(gè)乳腺癌病例上的診斷結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管非典型增生和原位癌很容易誤判，兩者的管理和治療方案完全不同，誤診誤判會對患者的健康和治療造成嚴(yán)重后果。

比如下圖中，圖左是導(dǎo)管非典型增生，圖右是原位癌，如果誤判，后果嚴(yán)重。

其次是分子層面，目前分為免疫組織化學(xué)（IHC）、FISH 和基因診斷等。IHC 主要用于疾病輔助診斷、鑒別診斷、 判讀預(yù)后、指導(dǎo)臨床治療方案、靶向藥物指導(dǎo)、免疫治療指導(dǎo)等。

IHC的判讀在檢測和病理醫(yī)生診斷過程中，存在主觀性判讀的穩(wěn)定性和一致性差、圖像分析工具脫離正常工作流程、無法精準(zhǔn)定量分析、指導(dǎo)藥物治療抗體的判讀標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問題。

免疫組化中的很多指標(biāo)，需要進(jìn)行精準(zhǔn)定量分析，其結(jié)果與腫瘤的靶向治療、免疫治療都有直接關(guān)系，會直接影響到惡性腫瘤的用藥和患者預(yù)后。

但目前方法需病理醫(yī)生在顯微鏡下判斷，耗費(fèi)了大量工作精力，且結(jié)果難以準(zhǔn)確一致。

除了以上技術(shù)的問題，依靠病理醫(yī)生診斷還面臨著一個(gè)重要的現(xiàn)實(shí)問題：病理醫(yī)生嚴(yán)重短缺。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國目前僅有 1.5 萬名病理醫(yī)生，缺口近 10 萬，供需極不平衡，而新病理醫(yī)生的培養(yǎng)又面臨著時(shí)間周期長，年輕一代學(xué)習(xí)意愿不強(qiáng)等問題。

智能顯微鏡的臨床應(yīng)用，有助于解決這個(gè)問題。

智能顯微鏡優(yōu)勢：節(jié)約醫(yī)生的時(shí)間精力，提升讀片精準(zhǔn)度與一致性

近年來隨著機(jī)器學(xué)習(xí)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，以計(jì)算機(jī)視覺為首的 AI 技術(shù)已展現(xiàn)出了在病理診斷應(yīng)用上的巨大潛力。

若使用 AI 輔助 IHC 結(jié)果判讀，可以避免 IHC 結(jié)果判讀的人為差異，提高判讀結(jié)果的可靠性，提升病理診斷質(zhì)量，這對于病理醫(yī)生稀缺的基層醫(yī)院尤為有幫助。

而且，智能判讀將節(jié)省稀缺病理醫(yī)生資源，使其投入更需要的服務(wù)之中，并為病理免疫組化染色的質(zhì)量評估做精確定量的質(zhì)量控制。

此外，也能為醫(yī)學(xué)科研和藥企提供免疫組化精準(zhǔn)定量檢測服務(wù)，為新藥研發(fā)的相關(guān)免疫組化研究提供客觀性可靠的證據(jù)。為腫瘤患者提供分子靶向治療及免疫治療等相關(guān)精準(zhǔn)定量的免疫組化檢測服務(wù)等。

騰訊 AI Lab介紹，他們從2018年起， 相繼聯(lián)合舜宇光學(xué)科技和金域醫(yī)學(xué)，共同研發(fā)智能顯微鏡這一解決方案，并進(jìn)行了多次產(chǎn)品迭代。

在智能顯微鏡產(chǎn)品中，騰訊 AI Lab 提供AI算法及軟件解決方案：

在采集訓(xùn)練數(shù)據(jù)時(shí)，選擇讓機(jī)器使用主動學(xué)習(xí)和難例挖掘的方案，不打擾醫(yī)生的工作流程，也減輕醫(yī)生手動標(biāo)注數(shù)據(jù)的負(fù)擔(dān)。

采用先進(jìn)的模型設(shè)計(jì)方案，讓算法模型在保證準(zhǔn)確度的前提下能滿足300毫秒內(nèi)完成IHC全視野實(shí)時(shí)分析的要求。

借助遷移學(xué)習(xí)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(yī)院和不同制片方式實(shí)現(xiàn)良好兼容，提升了算法的穩(wěn)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(yī)生使用時(shí)不斷切換物鏡倍率的習(xí)慣，專門開發(fā)了倍率記憶裝置，能在醫(yī)生選擇倍鏡時(shí)調(diào)整至對應(yīng)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(yī)生使用場景對目鏡裝置高度和光源設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。

金域醫(yī)學(xué)貢獻(xiàn)了病理方面的專業(yè)知識與專家資源，確保顯微鏡能支持多種病癥場景的判讀，并輔助算法訓(xùn)練取得良好效果，還能使產(chǎn)品緊密貼合醫(yī)生的工作流程與習(xí)慣。

經(jīng)過驗(yàn)證，軟硬件一體化的智能顯微鏡在精準(zhǔn)度與一致性上能有效滿足病理診斷實(shí)際需求，并能顯著提升醫(yī)生的工作效率，使其投入時(shí)間和精力到更有需要的工作上。

此外，該系統(tǒng)也具有很高的性價(jià)比；雖價(jià)格略高于普通顯微鏡，但卻能按需增加新病種的算法軟件而無需購買新的顯微鏡。

可以說，對病理醫(yī)生短缺的地區(qū)和醫(yī)院，這套系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值比較顯著。

金域病理專家羅丕福主任說：“該算法技術(shù)的應(yīng)用，能夠讓病理診斷水平和能力更加匱乏的基層醫(yī)院受益，更準(zhǔn)確的診斷結(jié)果最終使腫瘤患者受益。”

精準(zhǔn)醫(yī)療是未來醫(yī)療發(fā)展大趨勢，而智能顯微鏡則是其發(fā)展的一個(gè)縮影。

騰訊 AI Lab說，未來將聯(lián)合舜宇光學(xué)科技和金域醫(yī)學(xué)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需求迭代產(chǎn)品，并計(jì)劃與多家機(jī)構(gòu)合作，推進(jìn)智能顯微鏡在乳腺癌、肺癌、結(jié)直腸癌、胃癌等中國高發(fā)疾病的病理學(xué)中的研究與應(yīng)用。