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近日，西安電子科技大學（以下簡稱“西電”）生命科學技術(shù)學院陳雪利教授團隊的一項研究成果，登上了國際期刊《細胞》子刊《細胞報告醫(yī)學》。這項研究直面急性白血病診斷中一道棘手的臨床難題——如何實現(xiàn)微量樣本下的快速精準識別？

要知道，腦脊液中的異常白血病細胞往往極其稀少，傳統(tǒng)檢測方式極易“漏網(wǎng)”。該團隊開發(fā)的融合深度學習與表面增強拉曼光譜（SERS）的智能診斷平臺，給出了新的可能：僅需不足0.5微升的樣本，短短5分鐘內(nèi)，即可完成對急性白血病的高精度篩查與分型診斷，準確率最高達96.13%。

這不僅是一項技術(shù)參數(shù)的突破，更預(yù)示著白血病，尤其是兇險的中樞神經(jīng)系統(tǒng)白血病診斷，或?qū)⒂瓉硪槐碌摹肮庾V學利器”。

打開精準檢測之門

這項研究的起點，始于2021年一次跨學科的對話。

陳雪利回憶道：“當時與華西醫(yī)院檢驗科醫(yī)生交流時，他們提到白血病細胞侵入中樞神經(jīng)系統(tǒng)后，會像‘種子’黏附于‘土壤’般牢牢貼在腦膜血管壁上，導(dǎo)致腦脊液中游離的異常細胞數(shù)量很少，這使得常規(guī)細胞學或流式檢測容易出現(xiàn)假陰性或漏診，這給診斷帶來很大風險?！?/p>

這一臨床難題，激發(fā)了團隊的攻關(guān)決心，但實施起來卻面臨兩大技術(shù)壁壘：一是如何從微量臨床樣本中，“看清”有效的疾病信號；二是如何從海量的光譜數(shù)據(jù)中，“認準”屬于疾病的“指紋”。

針對“看不清”的難題，團隊引入了表面增強拉曼光譜技術(shù)這把“放大鏡”。西電生命科學技術(shù)學院副教授張東杰解釋道：“SERS技術(shù)能通過入射光與貴金屬納米結(jié)構(gòu)相互作用，將拉曼信號放大數(shù)百萬倍，同時具有特異性好、樣品需求少、抗干擾強等優(yōu)點?！眻F隊還仿照“豬籠草”結(jié)構(gòu)，設(shè)計出一種超疏水滑移基底，可將微小液滴快速聚集濃縮，將檢測樣本量壓縮至0.5微升以下，全過程不超過5分鐘。

信號被放大后，如何從復(fù)雜背景中“認準”疾病特征？團隊為智能系統(tǒng)打造了一雙“慧眼”——一個基于“多特征融合”的深度學習解析模型。張東杰說：“我們?nèi)诤弦痪S光譜與二維圖像特征，既能提取光譜強度、半高寬，也能捕捉位置、對稱性和局部空間信息，讓模型擁有更立體的‘視覺’，從而作出更精準判斷?！?/p>

憑借“放大鏡”增強信號與“慧眼”識別特征的雙重突破，全新的AI-SERS智能診斷平臺得以構(gòu)建。在急性白血病篩查任務(wù)中，系統(tǒng)準確率達96.13%；在不同亞型區(qū)分、基因異常判別等高難度診斷中，準確率均超過91%，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

織就可靠臨床證據(jù)網(wǎng)

優(yōu)異的實驗室數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過嚴格、廣泛的臨床驗證，才能真正獲得走向臨床的“通行證”。

這是一場跨越五家醫(yī)療與科研機構(gòu)的協(xié)同“接力賽”。西電團隊負責技術(shù)攻堅與核心算法開發(fā)，而四川大學華西醫(yī)院、西安大興醫(yī)院、山東大學齊魯醫(yī)院、山東第一醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院等合作單位，則承擔了至關(guān)重要的臨床樣本采集與大規(guī)模獨立驗證工作。

“起步時，我們只有一個中心的樣本?！标愌├锌?，“但要證明方法的普適性和可靠性，必須有多中心、多樣本的數(shù)據(jù)支持。幸運的是，當我們展示出初步成果后，后續(xù)加入的醫(yī)院伙伴們給予了我們毫無保留的信任和支持。”

最終，研究納入了392份腦脊液樣本、近20000條光譜數(shù)據(jù)。其中，來自120名患者的6000多條光譜被用于嚴格的外部獨立驗證。這張由多方共同織就的臨床驗證網(wǎng)絡(luò)，為研究成果的可靠性奠定了堅實基礎(chǔ)。

目前，該項研究已展現(xiàn)出成為“液體活檢光譜學輔助診斷平臺”的潛力。但走向臨床應(yīng)用還需完成試劑盒定型、大規(guī)模臨床試驗等醫(yī)療器械注冊環(huán)節(jié)?！拔覀兿Ｍ罱K能發(fā)展成一項獨立、快速的光譜學診斷工具?！蔽麟娚茖W技術(shù)學院副教授曾琦說。

“除了白血病，我們在腦膠質(zhì)瘤、宮頸癌、干眼癥等疾病的檢測上也看到了曙光?！标愌├枥L了團隊的藍圖，“未來，或許只需一滴體液，就能實現(xiàn)多種疾病的快速、無創(chuàng)早期篩查。”

下一步，團隊將繼續(xù)深入探索“指紋”光譜背后的生物學含義，推動檢測設(shè)備向小型化、集成化、低成本化發(fā)展?！拔覀兿Ｍㄟ^‘樣本進、結(jié)果出’的全自動系統(tǒng)，讓這項技術(shù)從實驗室走向基層醫(yī)療機構(gòu)，真正惠及更多患者?！标愌├f。