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一年内入院超500家,瑞图生物如何以人工智能重构检验实验室

2022-08-11
以下文章来源于动脉网,作者陆雨秋
“拧盖拧到手起泡,加样加到手发抖,回帽按到指头疼。
“你见过凌晨四点的天空吗?我没见过。凌晨四点的实验室里看不到天空。”
“你质控过了吗?”
“检验人理解检验人,检验人心疼检验人。”

 
......
这是多数检验科医生的工作写照和切身体会,尤其在疫情期间,检验科医生面临着更高强度的工作量。
 
随着现代科技的高速发展,检验科的自动化进程其实从上个世纪中后期就开始推进,到今天已经进入一个相对成熟的阶段。但现今仍面临两个比较突出的问题:
 
其一,检验科的样本前处理流程繁琐耗时费力,全实验室自动化和智能化建设处于初级阶段,不同的实验室缺乏统一标准的操作流程。
 
其二,各种不同类型的样本,其细胞形态学检测的自动化程度非常低。无论是临检的血液细胞、尿液沉渣,还是遗传优生检测的染色体核型等形态学检测从标本前处理到显微镜观察,几乎全是人工进行。
 
面对行业痛点和难题,深圳市瑞图生物技术有限公司(以下简称“瑞图生物”)致力于向检验实验室提供了全标本、全流程、全自动化、全智能化检验产品,重构医学检验场景。基于此,动脉网对瑞图生物的总经理兼首席科学家李乔亮博士进行了访谈。
 
李乔亮博士毕业于华中科技大学人工智能专业,在深圳大学体外诊断(IVD)技术系(国内首个)任副教授。其在IEEE TMI、TBME等国际顶尖期刊上发表论文120余篇,申请专利30余项;合作开发了国产首台全自动化学发光设备、全自动CRP分析仪等10余款检验创新产品。
 
2017年,李乔亮博士与共事多年的齐素文博士一同创建瑞图生物。齐素文博士毕业于重庆医科大学临床检验诊断学专业,是国家自然科学基金特邀评审专家,主持国家自然科学基金等省部级项目15个,发表SCI论文40余篇。目前担任深圳大学硕士生导师,负责瑞图生物的试剂研发。
 
以标本为中心,一站式检验
 
 
医院采集的患者标本按照检测项目种类可以分为:物理指标、化学指标和形态学指标。物理指标是最基础的检测,包括标本的颜色、PH、形状等,化学指标用于检测标本中各种物质的化学反应特征或浓度,形态学指标用于观察标本中各种成分的种类和特征。其中,形态学指标因为具有客观、真实、直接的特点,成为很多疾病诊断的“金标准”。
 
为了更清晰了解当下检测场景中的痛点,以妇科白带标本检测为例。据了解,白带标本检测包括两部分,干化学成分和细胞形态学检测。干化学指标包括唾液酸苷酶,白细胞酯酶等项目。操作时把样本洗脱液加到试剂检测卡,白带中的物质与试剂发生化学显色反应,从而判定其化学指标阴性或阳性。干化学检测的技术难度不高,很多医院采用半自动和全自动的机器进行检测。
 
但白带标本中的细胞形态学检测实现的技术难度高、自动化程度低,实验室医生需要将采样完毕的棉签拭子放在缓冲液里进行洗脱,手工将其涂在玻片上,甚至还需要进行染色、烘干等操作,最终在显微镜下,肉眼观察细胞、细菌的分类与数量,从而判断标本的清洁度,辅助诊断妇科疾病。
 
李乔亮博士表示:“目前在医学检验领域,细胞形态学的检测几乎全部由人工完成,一个标本的检测过程短则半个小时,长则几小时,甚至更长的时间。”
 
检验科人力资源不足,操作工作重复繁琐,不仅导致检验科医生身心疲惫,而且无法保证检验结果的准确性。基于在体外诊断行业中的多年深耕,瑞图生物团队对检验的痛点进行深度剖析,利用自身的研究优势将AI和IVD结合,打造根本解决方案。
 

▶ 一站式完成标本所有检测项目
 
同样以妇科白带标本检测场景为例,瑞图生物推出了以标本为中心的一站式自动化处理系统F2000全自动阴道分泌物检测仪(高速)。具体而言,操作人员只需将装有白带拭子的专用试管直接上机,系统就可以自动完成唾液酸苷酶,白细胞酯酶等6个化学指标
 
同时,F2000针对操作复杂的细胞形态学检测也实现了自动化,包括样本的稀释、制片、染色、扫描聚焦成像等在设备内一站式完成。扫描后的图像传输至终端显示屏上,主机基于AI算法模型对细胞图像进行识别和统计分类,并输出相应的检测报告,然后自动上传医院的HIS系统。
 
“从1个人1天最多只能检测几十个标本,到1个人1天可以同时管理几台机器,工作效率可能会比原来提高10倍以上。”目前,瑞图生物的妇科检测产品已经推出F600和F2000两个型号,检测速度分别可达每小时60个和每小时90个测试,可以满足不同规模医院的需求。
 
李乔亮博士表示:“为什么说重构检验医学?对操作人员来讲,其操作流程有了非常大的变化。原来标本检测的流程是不连贯,由几个甚至几十个单独的操作组成,而一站式系统彻底颠覆了这种模式,对整个工作流程进行了非常大的升级。”
 
该产品改变了传统以“方法学”为中心的检测方式,转而以“标本”为中心的一站式检测。各种不同类型的标本,通过自动扫描和轨道运输,传送到指定的设备完成测试,检测结果自动上传医院信息系统,真正实现全流程无需人工干预的自动化流水线。
 

▶ AI辅助,显著提升识别准确率
 
重构检验医学的实质是检测模式和分析模式的颠覆式创新,AI在其中扮演重要技术角色,决定了检验领域未来智能自动化的发展趋势。
 
瑞图生物的F600阴道分泌物检测仪不仅将操作人员从重复手工操作中解放出来,而且提供智能化细胞图像识别和分析,首次将AI深度学习技术成功应用于IVD产品。
 
据介绍,目前F600针对白带标本中细胞的平均识别准确率保持在90%以上,克服了白带样本的背景复杂、杂质较多、细胞变形等问题。此外,F600分析仪的算法模型在客户端运行过程中可不断自我更新训练,提升检测性能。
 
瑞图生物人工智能新一代DeepCell引擎是图像识别的核心基础。据介绍,DeepCell引擎支撑高质量的图像识别准确率在于攻克了两个技术难点。其一,强泛化能力,即针对大规模的临床样本,能够保持比较稳定的性能。其二,算法对算力要求要低。考虑到产品使用成本,AI模型能很好的适应普通的电脑和计算卡。
 
同时做到以上两者,对瑞图生物的大数据开发和算法研究是很大的挑战,反言之,也形成了其核心竞争力。
 
据悉,瑞图生物作为牵头单位与全国30余家三甲医院共同起草了全国妇科白带标本检测的专家共识;负责主编广东省医疗器械管理学会发布的《全自动阴道分泌物检测仪的团体标准》。李乔亮博士表示,接下来瑞图生物还将联合更多医院进行合作,推动团体标准逐步升级为行业标准、国际标准。
 
    AI+IVD,
展开检验场景智能化图景
 
 
截至目前,瑞图生物已经获得11张Ⅱ类NMPA注册证24张医疗器械产品备案84个CE认证产品已经覆盖了检验科血液、白带、精液、染色体、尿液、粪便、痰液、组织等8大类全标本系列,为将来的全实验室方案提供完整的产品布局。
 
作为一个全新的品牌和企业,瑞图生物的推广速度也非常快。据悉,2021年其装机的二级以上医院超过500家,其中包括武汉协和医院、四川省人民医院、南京鼓楼医院等国内顶级医院,得到专家认可
 
虽然瑞图生物的团队研发占比更大,但并不妨碍其研发与销售并强。其商业化战略划分为三大板块:
 
其一,从顶层下沉。创新型产品推广从学术科研端更易切入,利用学术高地和大型三甲医院的影响力辐射周边,从顶层逐步往下进行市场推广。
 
其二,与具有影响力的企业进行战略性合作,公司正在积极与国内外知名品牌公司开展BD合作完成产品快速落地快速打开。
 
其三,海外市场同时推进。目前瑞图生物正在构建海外团队,同时也在积极参与MEDICA、迪拜ARABHEALTH等会展。据透露,其已经接到来自欧洲、中东等地代理商的合作意向。
 
据介绍,瑞图生物打算于近期进行C轮融资,用于加速产品的研发和市场推广。目前,其产品开发已经步入第二阶段,把工作站升级为流水线形态,产品可以模块式组装,根据不同的场地、检验标准等进行差异化配置,更灵活地适配终端需求。
 
但这并不是瑞图生物的全部。
 
“抽象来看,自动化可以说解放了操作人员的手。下一步要通过AI进行显微镜观察、质量控制、审核结果以及解读报告来解放操作人员的脑。”李乔亮博士表示,“这几个方面将是瑞图生物未来3-5年的重点关注方向。如果有对应的AI方案落地,意味着检验科会发生巨变:从自动化到人工智能化,从而接近于无人值守实验室,但这都需要时间来沉淀
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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