TIMEDOO肽度（微信號(hào)：Time-doo）獲悉，有經(jīng)驗(yàn)的科研人士往往比新手更有效地使用自己行業(yè)的工具，比如細(xì)胞學(xué)家，他們知道如何設(shè)置設(shè)備的參數(shù)，讓顯微鏡可以產(chǎn)生清晰的圖像，令到評(píng)估細(xì)胞變得更具一致性和準(zhǔn)確度。
現(xiàn)在杜克大學(xué)(Duke University)的研究人員賦予了顯微鏡智能調(diào)整其設(shè)置的能力，包括光線角度、顏色和圖案，以便在對(duì)健康和瘧疾感染的紅血球進(jìn)行分類時(shí)獲得最佳結(jié)果。因?yàn)樵撓到y(tǒng)解決的是數(shù)碼相機(jī)的功能，而不是人眼，因此讓顯微鏡的功能表現(xiàn)令人驚喜。

首席研究員Roarke Horstmeyer說：“標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡用來自四面八方的相同數(shù)量的光照射樣品，幾百年來，照明已經(jīng)為人眼進(jìn)行了優(yōu)化?！薄暗怯?jì)算機(jī)可以看到人類看不到的東西。所以我們不僅重新設(shè)計(jì)了硬件，提供了多種照明選擇，還允許顯微鏡為自動(dòng)優(yōu)化照明。”

在此之前，其他研究小組，包括杜克大學(xué)的一些研究小組，已經(jīng)開發(fā)了計(jì)算機(jī)視覺算法，可以對(duì)感染了導(dǎo)致瘧疾的惡性瘧原蟲的細(xì)胞進(jìn)行分類。雖然有效，但它們?nèi)匀蝗狈εR床診斷所需的一致性與準(zhǔn)確性。

這個(gè)研究小組現(xiàn)在已經(jīng)教會(huì)了一臺(tái)計(jì)算機(jī)如何智能調(diào)整顯微鏡系統(tǒng)的各種參數(shù)，并使用深度學(xué)習(xí)分類算法為其提供動(dòng)力，以至于它擊敗了經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生和以前開發(fā)的瘧疾分類自動(dòng)化系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)顯微鏡(上)相比，新顯微鏡(下)產(chǎn)生的紅細(xì)胞圖像包含更多噪音，但由于光照條件，瘧疾寄生蟲被明亮的斑塊照亮。

新的成像系統(tǒng)使用一種新型的光源，從側(cè)面和下方包圍樣品。計(jì)算機(jī)可以改變這個(gè)碗燈燈具中的打開或關(guān)閉哪些LED燈，以及哪些顏色的使用。電腦顯示了數(shù)百個(gè)感染瘧疾病原體的紅血球樣本和健康細(xì)胞。該系統(tǒng)被用于調(diào)整照明，以便查看哪些設(shè)置在對(duì)單元進(jìn)行分類時(shí)效果最好。經(jīng)過機(jī)器訓(xùn)練后，該系統(tǒng)的準(zhǔn)確率達(dá)到約為90%，而醫(yī)生和現(xiàn)有的其他學(xué)習(xí)算法系統(tǒng)準(zhǔn)確率僅為75%。
該技術(shù)還可以應(yīng)用于其他診斷成像任務(wù)，有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)醫(yī)院病理實(shí)驗(yàn)室整個(gè)過程的自動(dòng)化。

更多信息請(qǐng)參考 Biomedical Optics Express: Learned sensing: jointly optimized microscope hardware for accurate image classification

編輯|周新思