中大開發全球首部用於檢測血液的人工智能便攜式定量相位顯微鏡
香港中文大學（中大）將於本月13至16日在香港會議展覽中心舉行的「香港秋季電子產品展」上，展出五項創新科研項目，當中包括全球首部「人工智能便攜式定量相位顯微鏡」，為普通診所及低發展地區提供低成本、快速又高效能的血液檢測技術。
一般常規身體檢查必定會包括驗血，透過血液分析評估身體健康狀況，特別是具免疫功能的白細胞（舊稱白血球）。與紅血球不同，白細胞有多種類型，大致分為單核細胞、粒細胞和淋巴細胞。單從它們的類別或數量的增減，便可反映不同疾病，例如炎症、傳染病和白血病等。
傳統的血液檢測方法，包括用肉眼觀察染色塗片，以及用流式細胞儀進行熒光檢測，但染色和熒光標記過程耗時且費力。至於另一種毋須標記而又靈敏度高、成像快的定量相位顯微技術，市場上的產品都是體積龐大又昂貴，難以移動到不同的實驗室，特別是偏遠地區。而且，以上方法都需要由專業人士處理，檢測結果需要數小時甚至數天時間才能完成，因此無論是儀器和試劑成本、人力及時間成本都非常高。即使目前已有較新的自動化儀器，此方法仍存在體積龐大及價格高昂的問題，加上同傳統方法一樣需染色或者標記，可能會殺死細胞並對細胞的形態產生影響；然而細胞的形態也能反映身體的健康情況。所以我們需要一種快速、高效，又可以保留細胞形態的血液檢測方法。
為了讓普通診所及低發展地區都有機會使用低成本、高效能的血液檢測技術，中大生物醫學工程學系周仁杰教授領導的團隊，開發了以定量相位成像和深度學習為基礎的「人工智能便攜式定量相位顯微鏡」，以識別不同類型的人類白細胞。
定量相位顯微鏡技術已成為一種定量測量活細胞形態和精密材料（如半導體）形貌的重要方式。周教授的研究團隊將反射模式和透射模式組合到同一個系統中，並採用特殊的光學干涉技術減少雜訊，研製出新型便攜式多功能定量相位顯微鏡系統，具備輕巧便攜、測量精度高及製造成本低等優點。
周教授說：「過往有研究員嘗試把人工智能與傳統的血液檢測方法結合，但因難以分辨細胞影像而不成功。而我們的高精度定量相位顯微鏡技術，可與人工智能的深度學習技術相結合，通過在二維定量相圖像中學習數千個細胞的形態特徵，可自動分辨健康血液樣本中的單核細胞、粒細胞、淋巴細胞中的T細胞和B細胞。」
中大研發的低成本「人工智能便攜式定量相位顯微鏡」，重量少於五公斤，大小有如一個公事包，可隨身攜帶到任何地方使用。另外，由於毋須標記，不但省卻使用試劑等消耗品，更不需由專業人員進行化學染色，也不需由臨床專家分類和數算細胞，分析過程由電腦自動完成，因此可以快速地在數分鐘內得出檢測結果，準確度超過九成。
中大團隊剛剛完成了概念驗證研究，計劃從2020年開始與醫院合作進行臨床認證，預計3至5年後將研究成果商業化。未來，團隊會用此便攜式定量相位顯微鏡技術開發其他人工智能模型，用於分辨紅細胞和所有其他血細胞類型，並會嘗試進一步將此發明用於區分細菌及辨別幹細胞等，期望最終可檢測血液中的癌細胞。
血液檢測儀器比較
| 主要特點 | 現有的血液檢測方式 [1,2] | 中大的血液檢測方式 |
| 標記類型 | 化學式：散射光，阻抗和導電 | 物理式：光程長度差異 |
| 對細胞的破壞性 | 有 | 沒有 |
| 效能 | 100 樣本/小時 | >10,000 細胞/秒 |
| 準確度 | >90% | >90% |
| 價格 | >80,000美元 | >30,000美元 |
| 消耗品成本 | 有 | 沒有 |
| 重量 | >100公斤 | 公斤 |
| 體積 | >60×80×70厘米 | ~30×40×10厘米 |
參考：
[1] https://www.beckmancoulter.com/en/products/hematology/dxh-600?index=0#/documents
[2] Meintker, Lisa, et al. "Comparison of automated differential blood cell counts from Abbott Sapphire, Siemens Advia 120, Beckman Coulter DxH 800, and Sysmex XE-2100 in normal and pathologic samples." American journal of clinical pathology 139.5 (2013): 641-650.
歡迎公眾人士親臨「香港秋季電子產品展」的中大攤位，了解上述新技術及其他最新科研項目。
「香港秋季電子產品展」
日期：10月13至16日
時間：上午9時半至下午6時半 （於10月16日會提早於下午5時關閉）
地點：香港會議展覽中心（中大攤位於1A館外長廊、編號：1CON-050）
