給血細(xì)胞分類(lèi)可讓人工智能來(lái)干

德國(guó)亥姆霍茲慕尼黑研究中心和慕尼黑大學(xué)的研究人員首次發(fā)現(xiàn)，在對(duì)急性髓細(xì)胞性白血病患者的血樣進(jìn)行分類(lèi)方面，深度學(xué)習(xí)算法表現(xiàn)出色。這一概念驗(yàn)證研究為將來(lái)廣泛使用對(duì)樣品的自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化分析鋪平了道路。該論文發(fā)表在《自然·機(jī)器智能》雜志上。

研究人員每天要在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室和診所評(píng)估數(shù)百萬(wàn)個(gè)血細(xì)胞以診斷疾病，將其分為大約15個(gè)不同的類(lèi)別。這些重復(fù)性工作大多數(shù)依靠人工完成，容易導(dǎo)致樣品質(zhì)量變化，并且要依靠專(zhuān)家和專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

為了更有效地評(píng)估單個(gè)血細(xì)胞，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了神經(jīng)元深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，用了將近20000張單獨(dú)的圖像對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練，使其能夠?qū)?xì)胞進(jìn)行獨(dú)立分類(lèi)。由卡斯滕·馬爾博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)使用了從100例侵襲性血液病AML患者和100例對(duì)照的血液涂片中提取的圖像，然后通過(guò)將其與人類(lèi)專(zhuān)家的準(zhǔn)確性進(jìn)行比較，來(lái)評(píng)估這種新的自動(dòng)化解決方案。

用于圖像處理的深度學(xué)習(xí)算法需要兩個(gè)基本條件：具有數(shù)千個(gè)參數(shù)的合適的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和足夠的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。到目前為止，還沒(méi)有大量的數(shù)字化血細(xì)胞記錄，盡管這些樣品每天都在診所使用。亥姆霍茲慕尼黑研究中心的研究小組提供了此類(lèi)的第一個(gè)大型數(shù)據(jù)集。目前，馬爾團(tuán)隊(duì)與慕尼黑大學(xué)醫(yī)學(xué)和綜合診所III，以及慕尼黑白血病實(shí)驗(yàn)室緊密合作，用數(shù)字化完成了數(shù)百例患者血液涂片。

“將我們的方法付諸實(shí)踐，將患者的血液涂片數(shù)字化需要成為常規(guī)，還要對(duì)不同來(lái)源的樣品進(jìn)行算法訓(xùn)練，以了解樣品制備和染色過(guò)程中固有的異質(zhì)性?！瘪R爾說(shuō)，“我們能夠證明深度學(xué)習(xí)算法的性能與細(xì)胞學(xué)家一樣好。下一步我們將研究使用這種新的AI驅(qū)動(dòng)方法如何預(yù)測(cè)其他疾病，例如基因突變或易位。”