Nature重磅：AI+三維光學(xué)成像實(shí)現(xiàn)“全自動細(xì)胞診斷”
2026年，國際頂級期刊 Nature 發(fā)布了一項(xiàng)突破性研究：科學(xué)家開發(fā)出一種結(jié)合三維光學(xué)成像、邊緣計(jì)算與人工智能的細(xì)胞學(xué)檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了臨床級別的自動化細(xì)胞病理診斷。
該技術(shù)可以對整張細(xì)胞涂片進(jìn)行高速三維掃描和AI分析，并自動識別異常細(xì)胞，在宮頸癌篩查等疾病早期檢測中展現(xiàn)出極&高的準(zhǔn)確性。這一研究不僅標(biāo)志著數(shù)字病理學(xué)進(jìn)入智能化時代，也體現(xiàn)了高&端光學(xué)成像與AI融合的發(fā)展趨勢。
對于從事光譜與成像技術(shù)研發(fā)的企業(yè)而言，這種技術(shù)路徑具有重要啟示意義。
傳統(tǒng)細(xì)胞學(xué)檢測的挑戰(zhàn)
細(xì)胞學(xué)檢測（Cytology）是癌癥早篩的重要方法，例如：
宮頸癌
肺癌
膀胱癌
其優(yōu)勢包括：
無創(chuàng)或微創(chuàng)
成本低
檢測速度快
但傳統(tǒng)細(xì)胞學(xué)存在一個關(guān)鍵問題：
高度依賴人工顯微鏡觀察。
一張細(xì)胞切片可能包含：
1萬 ~ 100萬個細(xì)胞。
醫(yī)生需要逐個觀察細(xì)胞形態(tài)，包括：
細(xì)胞核形狀
核漿比
染色質(zhì)結(jié)構(gòu)
細(xì)胞空間關(guān)系
因此診斷結(jié)果容易受到：
醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)
工作疲勞
主觀判斷
等因素影響，導(dǎo)致診斷準(zhǔn)確性存在波動。
突破：整張玻片三維光學(xué)斷層掃描
為解決上述問題，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種全新的成像系統(tǒng)：
Whole-slide Edge Tomography（整片邊緣計(jì)算斷層成像）。
該系統(tǒng)通過高速光學(xué)掃描構(gòu)建完整的三維細(xì)胞圖像。
核心組成
系統(tǒng)包括：
LED光源
高分辨率CMOS傳感器
XY掃描平臺
Z軸掃描系統(tǒng)
FPGA與GPU邊緣計(jì)算模塊
掃描過程中：
XY方向完成整片掃描
Z方向逐層成像
最終生成三維細(xì)胞結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)性能
關(guān)鍵指標(biāo)包括：
橫向分辨率：220 nm
軸向分辨率：1 μm
單張玻片數(shù)據(jù)量：
140–391 Gigavoxels
這些數(shù)據(jù)能夠清晰呈現(xiàn)：
細(xì)胞核結(jié)構(gòu)
核仁
染色質(zhì)分布
三維細(xì)胞形態(tài)
傳統(tǒng)二維顯微鏡無法完整捕獲這些信息。
群體細(xì)胞形態(tài)分析
該研究還提出一個創(chuàng)新概念：CMD（Cluster of Morphological Differentiation）
即：形態(tài)學(xué)分群分析
類似于流式細(xì)胞術(shù)，但使用的是：
細(xì)胞形態(tài)特征
而不是熒光標(biāo)記。
系統(tǒng)可以：
繪制細(xì)胞群體分布圖
觀察細(xì)胞形態(tài)變化
發(fā)現(xiàn)疾病進(jìn)展趨勢
例如：
AI可以發(fā)現(xiàn)
HPV陽性患者中異常細(xì)胞明顯增加。
這意味著：
未來細(xì)胞學(xué)診斷可能不再依賴單個細(xì)胞判斷，
而是基于：
整個細(xì)胞群體結(jié)構(gòu)。
奧譜天成：推動國產(chǎn)光譜成像技術(shù)發(fā)展
作為國產(chǎn)光譜儀器的重要研發(fā)企業(yè)，
奧譜天成長期致力于：
高光譜成像技術(shù)
光譜檢測技術(shù)
智能光學(xué)傳感系統(tǒng)
奧譜天成自主研發(fā)的顯微高光譜
在農(nóng)業(yè)、生態(tài)、食品安全等領(lǐng)域，
高光譜成像同樣能夠?qū)崿F(xiàn)：
物質(zhì)成分識別
生物組織分析
智能檢測
隨著人工智能與光學(xué)成像的深度融合，
未來光譜技術(shù)將在：
醫(yī)學(xué)檢測
生物分析
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)
工業(yè)檢測
等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。
奧譜天成也將持續(xù)推進(jìn)國產(chǎn)光譜設(shè)備的發(fā)展，
為科研與產(chǎn)業(yè)提供優(yōu)良的光學(xué)成像解決方案。
免責(zé)聲明
本文內(nèi)容基于公開發(fā)表的科研論文進(jìn)行技術(shù)解讀，僅用于科普與學(xué)術(shù)交流，不構(gòu)成醫(yī)療建議或診斷依據(jù)。
論文來源：Nature (2026) Clinical-grade autonomous cytopathology through whole-slide edge tomography.
