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騰訊與邁瑞醫療的“微觀宇宙” 開啟無限可能的“任意門”

來源：深圳商報時間：2022-05-16 16:06:52

從千億公里外看地球，是浩瀚星河中的一點;而在顯微鏡下看細胞，同樣有“滄海一粟”之感。

在“人體小宇宙”中，37萬億個細胞各司其職，其中既有白細胞、紅細胞、血小板等常見細胞，就像我們熟知的太陽系行星;更有種類繁多的異常細胞，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，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”發起了挑戰。

今年3月，邁瑞醫療和騰訊AI Lab共同研發的“全自動外周血細胞形態學分析儀”，正式進入國家藥品監督管理局創新醫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。雖已在各自領域取得頂尖成果，但此前雙方并無過多交集。

轉折發生在2018年。當時，騰訊AI Lab醫療中心組織團隊到邁瑞進行了一次參觀。本是一次日常交流，但騰訊團隊注意到了他們正在研發的“閱片機”。“我當時就想，高效閱片，不正是人工智能擅長的嗎?”該中心副總經理韓驍告訴記者。

如今到醫院體檢，抽血已是常規項目，血液樣本中各種細胞的數量、形態、質量等，都可以作為疾病判斷依據。其中，形態是重要參考，卻也觀察難度最大，形狀、顏色的細微差別，都有可能導向完全不同的診斷結果。

要保證分析質量，不出現漏診，日常檢測中，應對20%左右的血涂片再次進行鏡檢。然而目前國內部分醫院達不到這個標準。

“臨床需求和醫生數量太不對等了，一家三級醫院可能只有1-2位形態學專家，根本滿足不了鏡檢需求。而進口閱片機又貴，在三級醫院尚不能普及，對于廣大基層醫院來說更是遙不可及。”邁瑞醫療中國區體外診斷總經理羅曉亮表示，“邁瑞自研閱片機，就是希望打破進口壟斷，為惡性疾病的篩查把好第一道門。”

以科技賦能，讓優質醫療資源普及更多人，邁瑞的追求也是騰訊的目標，接下來的合作順理成章。

2021年1月29日，邁瑞醫療與騰訊AI Lab簽署全面合作框架協議，共同研發血液細胞分析的AI產品，并進一步探索AI技術在體外診斷的融合與應用。

守護血常規第一道防線

時間回到2013年，邁瑞下決心要研發一款擁有自主知識產權的閱片機。當時國內相關領域可謂一片空白，只有一款售價高達百萬元的進口產品，被用在少數三甲醫院。

為什么這件事非做不可?因為邁瑞深知形態學人才的培養難度，他們曾將公司有一定醫學背景的員工，送到頂級醫院去培訓，半年后才達到入門水平。

“細胞數量龐大，形態千變萬化，任何一個細微處的顏色、形狀不同，都有可能指向完全不同的疾病。所以學習形態學，多年積累和入門導師，缺一不可。”臨床檢驗醫生出身的羅曉亮，對自己當年的求學經歷依然歷歷在目，“那時我們都是導師調整好顯微鏡角度，學生排隊去觀察細胞。顯微鏡調好了就不能動了，因為一動，細胞的樣子就變了。”

門檻高、周期長、回報低，臨床檢驗醫生從事形態學的人數漸漸地越來越少。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，數據顯示，目前我國每10萬人中，平均有2.76名白血病患者，是國內的第六高發腫瘤，同時也是兒童及青少年第一高發腫瘤，具備惡性程度高、病情發展迅速的特點。兒童白血病如能及時發現，采用適當治療手段，約半數以上可長期生存或治愈。

血常規作為患者就診第一道篩查工具，守好這道防線，及早發現和確診，能為臨床治療爭取更多寶貴時間。

此外，邁瑞在血液檢測領域已形成自己的產品線，形態學檢查正是其全流程自動化的“最后一公里”。

靈光一現，多景深融合技術誕生

拓新之路注定充滿波折。

在長達幾年的時間里，邁瑞研發團隊害怕聽到的，就是來自形態學專家的“No”。

為打磨出一款符合臨床需求的閱片機，自2013年起，邁瑞團隊走訪了全球數百家醫院，與近50位形態學和病理學專家反復溝通。

“一句話總結，閱片機就是要把立體的細胞形態，進行‘平面成像’，同時要保證圖像質量和拍攝效率。”邁瑞醫療體外診斷事業部總經理閆華文說，“但真正做到這一點，我們探索了數年。”

要讓機器拍攝的圖片，達到人眼觀察到的效果，邁瑞一開始就從“相機”“鏡頭”“材料”等方面入手。最初成像的版本發給形態學專家后，經常得到“No”的回復。“團隊最開始備受挫折，我們嘗試從傳感器、光學照明系統等多方面進行調整，但專家們總覺得差強人意，沒達到他們想要的水平，就這樣更新了四五代產品。”閆華文告訴記者。

直到有一次照例與醫生一起工作時，團隊注意到他們在觀察復雜細胞時，會反復調節顯微鏡的焦點，看清細胞所有層次的細節，從而判斷細胞的種類。“就像偵探破案時的靈光一現，這個舉動一下啟發了我們，細胞是立體的，我們要拍出各維度的細節。”閆華文回憶道。

見細節而非表象，見整體而非局部。明確了這一目標，團隊模擬醫生手動調焦，為閱片機開發了多景深融合技術，創新性地實現了為每一個細胞，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，我們立即發給了全國多名專家，得到的回復全部是‘Yes’!”閆華文至今記得當時的激動心情。

“左右互搏”，融會貫通

所謂閱片機，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學專家組成的聯合團隊，他們也成為了攻克閱片機的中堅力量。”閆華文說。

所謂隔行如隔山，由于雙方的專業背景、語言體系有很大差異，初期合作也經歷了一段時間的磨合。看到一個細胞，邁瑞臨床專家第一反應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。“這種差異有點像學習左右互搏之術，需要兩者融會貫通，才能打磨出成熟的產品。”韓驍說。

雖在AI+醫療方面已有不少探索，但細胞形態分析對騰訊AI Lab來說，也是一個新的挑戰。據韓驍介紹，團隊采用多項自主研制的先進AI計算解決方案，面對龐大混有噪聲的上百萬數據，大幅縮短訓練時間，提升迭代次數。同時，算法工程師使用多智能體模擬，通過多個專家系統所組成的決策系統，提升整體細胞形態的分析性能，做到異常和惡性細胞不遺漏、疑似細胞有提示。

值得一提的是，團隊創新性地提出一種多層次細胞信息融合模型，用以細胞自動分類，于2022年4月獲中國專利優秀獎。

此外，邁瑞的多景深融合技術解決了清晰度的問題，在保證效率方面還需算法加持。經過反復驗證，該設備既能以新型航天材料的應用，保證儀器在高速運動時，進行平衡系統微小抖動所需要的剛度和韌性;又能通過結構的穩定與先進的高頻曝光算法，解決水平與垂直方向上的微弱抖動問題。

種種創新設計，讓閱片機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，靈活的單片進樣更能夠保障緊急情況下結果的迅速生成。

道路越走越近，專業越來越融合。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”，閱片機的研發，則為雙方開啟了一扇“任意門”，共同探索醫療行業的無限可能。

早在2017年，國家科技部印發了《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新平臺名單，并明確依托騰訊，建設醫療影像國家新一代人工智能開放創新平臺。“如何用這個平臺更好地服務醫療行業，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。”騰訊健康智慧醫療專家架構師宋春玲說。

要讓AI從實驗室走向臨床，需要不斷尋找場景需求，此次邁瑞閱片機的研發，正是其中之一。

“我覺得這次跟邁瑞的合作，可以說是互聯網科技企業與傳統醫療行業的一個標桿，為產業鏈條上不同類型的企業提供了合作示范。”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，就是科技服務人類。在技術積累上，又能互相取長補短。”

除形態學檢測外，騰訊AI Lab未來還將與邁瑞醫療共同探索人工智能技術在體外診斷其他領域的融合與應用，如尿液分析、智能實驗室、體外診斷大數據等。

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