上海理工大學(xué)醫(yī)工交叉團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)“AI顛覆熒光成像”技術(shù)

中國教育報(bào)-中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 任朝霞）近期，電視劇《我是刑警》熱播，其中DNA檢驗(yàn)破案環(huán)節(jié)牽動人心。警察辛苦勘察得到的“一丁點(diǎn)兒”生物樣本，如何能在檢驗(yàn)人員手里更快速高效地查出真相？近日，上海理工大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)最新研究成果為生物檢測技術(shù)升級提供了一個(gè)顛覆性的答案。

該成果由上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院莊松林院士、常務(wù)副院長張大偉教授帶領(lǐng)的超精密光學(xué)制造團(tuán)隊(duì)與上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院浦南分院、美國杜克大學(xué)合作，創(chuàng)新提出了“AI熒光成像——無濾波熒光顯微成像技術(shù)”，可廣泛應(yīng)用于生物診斷、臨床醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、刑偵勘探等領(lǐng)域。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）。上海理工大學(xué)戴博教授為第一作者，張大偉教授、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院浦南分院管陽太教授和美國杜克大學(xué)Tony Jun Huang教授為通訊作者。

3年前，戴博教授與仁濟(jì)醫(yī)院管陽太教授團(tuán)隊(duì)在上海理工大學(xué)醫(yī)工交叉項(xiàng)目的科研合作中了解到，廣泛用于醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究與臨床實(shí)踐的熒光成像系統(tǒng)，仍需要裝備多套濾波組件，存在耗時(shí)、操作煩瑣，無法滿足高速成像應(yīng)用等問題。于是，他們大膽設(shè)想，利用AI技術(shù)實(shí)現(xiàn)熒光信號的特異性定位及定量分析，實(shí)現(xiàn)對生物樣本高效和精確的檢測和分析。

張大偉、戴博團(tuán)隊(duì)里既有光學(xué)工程、儀器科學(xué)的專家，又有從事人工智能領(lǐng)域研究的學(xué)者，團(tuán)隊(duì)還一直和臨床醫(yī)生長期合作……團(tuán)隊(duì)交叉學(xué)科的融合，助推了項(xiàng)目的最終落地。團(tuán)隊(duì)從AI技術(shù)出發(fā)，開發(fā)“數(shù)字虛擬濾波器”，提出了無濾波熒光顯微成像技術(shù)。使用該技術(shù)的熒光顯微成像系統(tǒng)可摒棄昂貴的熒光濾波元件，獲取圖像后通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動選擇熒光通道，準(zhǔn)確預(yù)測熒光信號。

戴博打了個(gè)比方：“顯微鏡里的細(xì)胞就好比天際各種顏色的星光，我們要用不同的鏡片來識別不同的顏色，要把這些光點(diǎn)都識別出來，就要不停地?fù)Q鏡片，耗時(shí)耗力。如今研究團(tuán)隊(duì)使用AI技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)的熒光成像系統(tǒng)，無論天上有多少顏色光點(diǎn)，用一個(gè)普通的望遠(yuǎn)鏡就可以全部清晰、快速地識別出來?！?/p>

團(tuán)隊(duì)針對多色熒光量子點(diǎn)納米顆粒、多種熒光染料共染的細(xì)胞、組織切片、動態(tài)細(xì)胞進(jìn)行了熒光成像實(shí)驗(yàn)，還利用該系統(tǒng)進(jìn)行了成纖維細(xì)胞活化蛋白表達(dá)分析、人食管組織/人肝組織切片檢測等一系列生物研究、臨床檢測實(shí)驗(yàn)。以往對一份腫瘤切片進(jìn)行病理檢測需要至少20分鐘，采用這一新技術(shù)僅需4分鐘。

“該技術(shù)存在巨大的研究價(jià)值和應(yīng)用潛力，有待進(jìn)一步移植到各類相關(guān)儀器中，有望顛覆式推動現(xiàn)有生化檢測儀器的智能化升級換代。”張大偉教授說。