Nature重磅:AI+三維光學(xué)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(xué)家開發(fā)出一種結(jié)合三維光學(xué)成像、邊緣計算與人工智能的細胞學(xué)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(shù)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(biāo)志著數(shù)字病理學(xué)進入智能化時代,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)細胞學(xué)檢測的挑戰(zhàn)

細胞學(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(zhì)結(jié)構(gòu)
細胞空間關(guān)系
因此診斷結(jié)果容易受到:
醫(yī)生經(jīng)驗
工作疲勞
主觀判斷
等因素影響,導(dǎo)致診斷準確性存在波動。
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(xué)掃描構(gòu)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(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):
細胞核結(jié)構(gòu)
核仁
染色質(zhì)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(xué)分群分析
類似于流式細胞術(shù),但使用的是:
細胞形態(tài)特征
而不是熒光標(biāo)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(xué)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(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.
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