上海理工大學醫工交叉團隊實現“AI顛覆熒光成像”技術

中國教育報-中國教育新聞網訊（記者 任朝霞）近期，電視劇《我是刑警》熱播，其中DNA檢驗破案環節牽動人心。警察辛苦勘察得到的“一丁點兒”生物樣本，如何能在檢驗人員手里更快速高效地查出真相？近日，上海理工大學科研團隊最新研究成果為生物檢測技術升級提供了一個顛覆性的答案。

該成果由上海理工大學光電信息與計算機工程學院莊松林院士、常務副院長張大偉教授帶領的超精密光學制造團隊與上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院浦南分院、美國杜克大學合作，創新提出了“AI熒光成像——無濾波熒光顯微成像技術”，可廣泛應用于生物診斷、臨床醫學、環境監測、刑偵勘探等領域。相關成果發表于《科學進展》（Science Advances）。上海理工大學戴博教授為第一作者，張大偉教授、上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院浦南分院管陽太教授和美國杜克大學Tony Jun Huang教授為通訊作者。

3年前，戴博教授與仁濟醫院管陽太教授團隊在上海理工大學醫工交叉項目的科研合作中了解到，廣泛用于醫學基礎研究與臨床實踐的熒光成像系統，仍需要裝備多套濾波組件，存在耗時、操作煩瑣，無法滿足高速成像應用等問題。于是，他們大膽設想，利用AI技術實現熒光信號的特異性定位及定量分析，實現對生物樣本高效和精確的檢測和分析。

張大偉、戴博團隊里既有光學工程、儀器科學的專家，又有從事人工智能領域研究的學者，團隊還一直和臨床醫生長期合作……團隊交叉學科的融合，助推了項目的最終落地。團隊從AI技術出發，開發“數字虛擬濾波器”，提出了無濾波熒光顯微成像技術。使用該技術的熒光顯微成像系統可摒棄昂貴的熒光濾波元件，獲取圖像后通過神經網絡自動選擇熒光通道，準確預測熒光信號。

戴博打了個比方：“顯微鏡里的細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，要把這些光點都識別出來，就要不停地換鏡片，耗時耗力。如今研究團隊使用AI技術顛覆了傳統的熒光成像系統，無論天上有多少顏色光點，用一個普通的望遠鏡就可以全部清晰、快速地識別出來。”

團隊針對多色熒光量子點納米顆粒、多種熒光染料共染的細胞、組織切片、動態細胞進行了熒光成像實驗，還利用該系統進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、臨床檢測實驗。以往對一份腫瘤切片進行病理檢測需要至少20分鐘，采用這一新技術僅需4分鐘。

“該技術存在巨大的研究價值和應用潛力，有待進一步移植到各類相關儀器中，有望顛覆式推動現有生化檢測儀器的智能化升級換代。”張大偉教授說。