Nature重磅：AI+三維光學成像實現(xiàn)“全自動細胞診斷”
2026年，國際頂級期刊 Nature 發(fā)布了一項突破性研究：科學家開發(fā)出一種結合三維光學成像、邊緣計算與人工智能的細胞學檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)了臨床級別的自動化細胞病理診斷。
該技術可以對整張細胞涂片進行高速三維掃描和AI分析，并自動識別異常細胞，在宮頸癌篩查等疾病早期檢測中展現(xiàn)出極&高的準確性。這一研究不僅標志著數(shù)字病理學進入智能化時代，也體現(xiàn)了高&端光學成像與AI融合的發(fā)展趨勢。
對于從事光譜與成像技術研發(fā)的企業(yè)而言，這種技術路徑具有重要啟示意義。
傳統(tǒng)細胞學檢測的挑戰(zhàn)
細胞學檢測（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)細胞學存在一個關鍵問題：
高度依賴人工顯微鏡觀察。
一張細胞切片可能包含：
1萬 ~ 100萬個細胞。
醫(yī)生需要逐個觀察細胞形態(tài)，包括：
細胞核形狀
核漿比
染色質結構
細胞空間關系
因此診斷結果容易受到：
醫(yī)生經驗
工作疲勞
主觀判斷
等因素影響，導致診斷準確性存在波動。
突破：整張玻片三維光學斷層掃描
為解決上述問題，研究團隊開發(fā)了一種全新的成像系統(tǒng)：
Whole-slide Edge Tomography（整片邊緣計算斷層成像）。
該系統(tǒng)通過高速光學掃描構建完整的三維細胞圖像。
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
最終生成三維細胞結構數(shù)據。
系統(tǒng)性能
關鍵指標包括：
橫向分辨率：220 nm
軸向分辨率：1 μm
單張玻片數(shù)據量：
140–391 Gigavoxels
這些數(shù)據能夠清晰呈現(xiàn)：
細胞核結構
核仁
染色質分布
三維細胞形態(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)學分群分析
類似于流式細胞術，但使用的是：
細胞形態(tài)特征
而不是熒光標記。
系統(tǒng)可以：
繪制細胞群體分布圖
觀察細胞形態(tài)變化
發(fā)現(xiàn)疾病進展趨勢
例如：
AI可以發(fā)現(xiàn)
HPV陽性患者中異常細胞明顯增加。
這意味著：
未來細胞學診斷可能不再依賴單個細胞判斷，
而是基于：
整個細胞群體結構。
奧譜天成：推動國產光譜成像技術發(fā)展
作為國產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
光譜檢測技術
智能光學傳感系統(tǒng)
奧譜天成自主研發(fā)的顯微高光譜
在農業(yè)、生態(tài)、食品安全等領域，
高光譜成像同樣能夠實現(xiàn)：
物質成分識別
生物組織分析
智能檢測
隨著人工智能與光學成像的深度融合，
未來光譜技術將在：
醫(yī)學檢測
生物分析
精準農業(yè)
工業(yè)檢測
等領域發(fā)揮越來越重要的作用。
奧譜天成也將持續(xù)推進國產光譜設備的發(fā)展，
為科研與產業(yè)提供優(yōu)良的光學成像解決方案。
免責聲明
本文內容基于公開發(fā)表的科研論文進行技術解讀，僅用于科普與學術交流，不構成醫(yī)療建議或診斷依據。
論文來源：Nature (2026) Clinical-grade autonomous cytopathology through whole-slide edge tomography.
