上海1月6日電 (記者 許婧)上海理工大學(xué)6日發(fā)布消息稱(chēng)，該校光電信息與計算機工程學(xué)院莊松林院士、常務(wù)副院長(cháng)張大偉教授帶領(lǐng)的超精密光學(xué)制造團隊與上海交通大學(xué)附屬仁濟醫院浦南分院、美國杜克大學(xué)合作，創(chuàng )新提出了“AI熒光成像——無(wú)濾波熒光顯微成像技術(shù)”，可廣泛應用于生物診斷、臨床醫學(xué)、環(huán)境監測、刑偵勘探等領(lǐng)域，相關(guān)論文“支持深度學(xué)習的無(wú)濾光片熒光顯微鏡(Deep learning-enabled filter-free fluorescence microscope)”發(fā)表在《科學(xué)》(Science)子刊《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)上。
這是上海理工大學(xué)科研團隊以AI for Science(人工智能驅動(dòng)科學(xué)創(chuàng )新)為核心理念的新成果，或將為生物檢測技術(shù)升級提供一個(gè)顛覆性的答案。
據了解，團隊從AI技術(shù)出發(fā)，開(kāi)發(fā)了“數字虛擬濾波器(digital optical filter)”，提出了無(wú)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，可完全摒棄昂貴的熒光濾波元件，通過(guò)暗場(chǎng)照明方式，減弱背景噪聲。成像系統獲取圖像后，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，自動(dòng)選擇熒光通道，準確預測熒光信號。結果表明，無(wú)濾波熒光顯微成像系統具有良好的魯棒性，對不同顯微放大倍率、熒光染料濃度、樣品種類(lèi)，均能高效、精準地還原出熒光信號，實(shí)現高靈敏、高特異性熒光成像。
論文第一作者、上海理工大學(xué)教授戴博6日表示，顯微鏡里的細胞就好比天際各種顏色的星光，要用不同的鏡片來(lái)識別不同的顏色，要想把這些光點(diǎn)都識別出來(lái)，就要不停地換鏡片，耗時(shí)耗力?！拔覀冄芯繄F隊使用AI技術(shù)顛覆了這一概念，也就是說(shuō)無(wú)論天上有多少顏色光點(diǎn)，我們用一個(gè)普通的望遠鏡就可以全部清晰、快速地識別出來(lái)?！?/p>
研究中，科研團隊針對多色熒光量子點(diǎn)納米顆粒、多種熒光染料共染的細胞、組織切片、動(dòng)態(tài)細胞進(jìn)行了熒光成像實(shí)驗。此外，還利用研制的無(wú)濾波熒光顯微成像系統進(jìn)行了成纖維細胞活化蛋白表達分析、人食管組織/人肝組織切片檢測等一系列生物研究、臨床檢測的實(shí)驗。以往對一份腫瘤切片進(jìn)行病理檢測需要至少20分鐘，而采用這一新技術(shù)則僅需4分鐘，效率提高了5倍之多，將為醫生精準診斷、守護病患健康提供更多的助力。
“目前提出的無(wú)濾波熒光成像技術(shù)在熒光顯微成像系統中得到了初步驗證，該技術(shù)存在巨大的研究?jì)r(jià)值和應用潛力，有待進(jìn)一步移植到各類(lèi)熒光檢測相關(guān)的儀器中，例如：共聚焦顯微鏡、熒光流式細胞儀等，有望顛覆式推動(dòng)現有生化檢測儀器的智能化升級換代?！睆埓髠フf(shuō)。
該成果上海理工大學(xué)戴博教授為第一作者，張大偉教授、上海交通大學(xué)醫學(xué)院附屬仁濟醫院浦南分院管陽(yáng)太教授和美國杜克大學(xué)Tony Jun Huang教授為通訊作者，碩士研究生游少杰、博士研究生龍嚴和陳鈞一參與研究工作。(完) 【編輯:惠小東】
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