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光學(xué)相干層析技術(shù)(OCT)是一種基于光學(xué)相干特性的在體、實時、高分辨率的三維斷層成像技術(shù)，以其非侵入性及高分辨率等特點，在視網(wǎng)膜疾病的研究及臨床診斷中日趨體現(xiàn)出巨大的潛力。近年來團隊以O(shè)CT成像方式為主，結(jié)合自適應(yīng)光學(xué)、光致超聲、自發(fā)熒光等多種成像手段，研究具有國際先進水平的眼底多模態(tài)成像系統(tǒng)。新型的多模態(tài)成像方式可以同時反映視網(wǎng)膜的散射特性及光吸收特性，并同步獲取眼底的結(jié)構(gòu)與功能圖像。該研究可以對由眼底視網(wǎng)膜病變所帶來的眼底組織結(jié)構(gòu)及功能上的變化進行觀測和估計，實現(xiàn)相關(guān)疾病的早期準(zhǔn)確診斷。

光學(xué)相干層析技術(shù)(OCT)是一種基于光學(xué)相干特性的在體、實時、高分辨率 的三維斷層成像技術(shù)，以其非侵入性及高分辨率等特點，在視網(wǎng)膜疾病的研究及臨床診斷中日趨體現(xiàn)出巨大的潛力。近年來團隊以 OCT 成像方式為主，結(jié)合自適 應(yīng)光學(xué)、光致超聲、自發(fā)熒光等多種成像手段，研究具有國際先進水平的眼底多 模態(tài)成像系統(tǒng)。新型的多模態(tài)成像方式可以同時反映視網(wǎng)膜的散射特性及光吸收 特性，并同步獲取眼底的結(jié)構(gòu)與功能圖像。該研究可以對由眼底視網(wǎng)膜病變所帶 來的眼底組織結(jié)構(gòu)及功能上的變化進行觀測和估計，實現(xiàn)相關(guān)疾病的早期準(zhǔn)確

一、所屬領(lǐng)域 人工智能，精密自動化，生物分析與檢測，環(huán)境微生物檢測，工業(yè)微生物檢測，細(xì)胞組織分析檢測。 二、項目介紹 1. 痛點問題 微生物的識別、計數(shù)和定性分析一直是食品、醫(yī)藥和生物行業(yè)的重要一環(huán)。傳統(tǒng)的人工檢測方式勞動強度比較大，且檢測主觀性強，標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一，計數(shù)和檢測結(jié)果不準(zhǔn)確；在對環(huán)境的微生物監(jiān)測中，人工方法只能做到抽樣檢測，無法做到持續(xù)性檢測。 近兩年行業(yè)巨頭們（如GE，安捷倫，賽默飛等）開始推出圖像識別技術(shù)的微生物檢測設(shè)備，其結(jié)果來自直觀影像，分辨率高，操作難度低。但是這些設(shè)備目前采用的光學(xué)顯微鏡倍數(shù)都在800倍以下，只能進行計數(shù)，如果要完成相關(guān)定性分析，需要在800倍以上的放大倍數(shù)獲得單細(xì)胞微生物的清晰圖像（如酵母菌，大腸桿菌）。但800倍放大倍數(shù)對應(yīng)的有效視場只有200微米*200微米，對計數(shù)和活性統(tǒng)計分析又不具備足夠的采樣數(shù)量。目前國內(nèi)外設(shè)備均沒有解決好這個問題，對微生物進行定性分析的準(zhǔn)確率低，無法滿足市場需求。 2. 解決方案 本項目針對微生物和細(xì)胞活體檢測中缺乏有效參照物的技術(shù)難點，根據(jù)顯微掃描設(shè)備的結(jié)構(gòu)，將全景化視域重構(gòu)技術(shù)和微米級電機結(jié)合，解決了鏡頭大幅平移過程中的自動對焦難題和微生物溶液動態(tài)環(huán)境中的影像拼接難題，在保證1000倍放大的基礎(chǔ)上，獲得的有效視場增加到10毫米*10毫米的范圍；再通過自動化圖像采集和拼接，得到完整的微生物圖像；然后結(jié)合傳統(tǒng)的圖像分割以及深度學(xué)習(xí)圖像識別的優(yōu)勢，小樣本高精度動態(tài)完成微生物的類型識別，計數(shù)，活性，死亡率，出芽率等定量定性分析。 3. 競爭優(yōu)勢分析 與國內(nèi)外的主流檢測設(shè)備對比，本項目技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在： 1）獨創(chuàng)的微生物影像全景化視域重構(gòu)技術(shù)，實現(xiàn)0.5微米的分辨率和20*25毫米的超大視角； 2） 解決微生物影像領(lǐng)域小樣本智能識別和智能檢測的難題； 3） 檢測目標(biāo)、檢測內(nèi)容、檢測流程和邏輯可通過自然語言定制，提高設(shè)備功能通用性； 4）計數(shù)準(zhǔn)確率超過人工計數(shù)，準(zhǔn)確率超過國內(nèi)細(xì)胞計數(shù)儀器一個數(shù)量級； 5）第一臺按照國家微生物計數(shù)檢測標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)研制的微生物計數(shù)儀。 本項目的第一代產(chǎn)品樣機與國內(nèi)外同類產(chǎn)品對比，主要性能優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢如下： 在食品行業(yè)，本項目獲得了青島啤酒北京密云分廠的啤酒原液和相關(guān)酵母菌種，針對生產(chǎn)用酵母菌采集了大量實拍圖像數(shù)據(jù)，優(yōu)化后的酵母菌計數(shù)和出芽率算法識別率均在95%以上。 4. 發(fā)展規(guī)劃 按照三步走的方式來設(shè)定發(fā)展規(guī)劃： 1）基于全景化視域重構(gòu)技術(shù)，構(gòu)建第一代檢測儀器，首先進入門檻最低的食品微生物檢測市場，對啤酒和發(fā)酵乳企業(yè)提供酵母菌檢測計數(shù)技術(shù)和設(shè)備； 2） 利用已有技術(shù)積累，進入環(huán)境微生物檢測和高校實驗室市場； 3）最后以食品和環(huán)境檢測市場為根據(jù)地，進入門檻最高的生物醫(yī)藥檢測市場，提供微生物檢測和組織檢測的相關(guān)設(shè)備。 5. 知識產(chǎn)權(quán)情況 已申請3項專利。 三、合作需求 1）尋求500-800萬元天使投資； 2）尋找高校研究所，食品工業(yè)和環(huán)境檢測領(lǐng)域的客戶、渠道伙伴； 3）尋找生物醫(yī)藥，醫(yī)學(xué)臨床領(lǐng)域的客戶、渠道伙伴和產(chǎn)品測試環(huán)境。 四、團隊介紹 科研團隊： 1）周悅芝 博士 清華大學(xué)計算機系研究員，項目負(fù)責(zé)人，在邊緣計算和深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域有豐富的開發(fā)經(jīng)驗和杰出的研究成果，在面向醫(yī)學(xué)影像的AI圖像分析方面曾發(fā)表多篇論文，申請或獲得多項國家發(fā)明專利。 2）黃權(quán)偉 清華大學(xué)計算機系碩士，負(fù)責(zé)圖像分割及細(xì)胞識別等相關(guān)算法研發(fā)。 3）梁志偉 清華大學(xué)計算機系碩士，負(fù)責(zé)深度學(xué)習(xí)算法加速研究和實現(xiàn)。 五、聯(lián)系方式 E-mail：ott@tsinghua.edu.cn 成果編號：20230055

? 規(guī)格尺寸：600*400mm；材質(zhì)：亞克力板。? 主要展示器件安裝于兩塊亞克力前后板上；前板為5mm厚透明亞克力板，后板5mm厚白色亞克力板；產(chǎn)品文字說明及圖片，采用不低于絲網(wǎng)印刷技術(shù)UV印制的背景圖，彩色圖片須平板打印到背板上，保證不能因受潮褪色；前后板可用6顆50mm的工藝螺釘固定于墻體上；儀器整體具有防塵和安全防護裝置。? ? 原理說明：琴弦振蕩頻率較高，我們?nèi)说难劬床磺迩傧艺駝拥那樾?，但?dāng)轉(zhuǎn)桶旋轉(zhuǎn)時，白色條文的閃動可使人們對琴弦的振蕩情形有所了解。?

通過研究注意力機制、多尺度卷機和數(shù)據(jù)增強方法（隨 機掩蓋、真假數(shù)據(jù)融合等），解決醫(yī)學(xué)影像中個體差異大的 病灶或病例難以有效識別的難題，突破微小病灶或細(xì)胞等小 目標(biāo)難以被識別的瓶頸。

南開大學(xué)計算機學(xué)院程明明教授團隊與北京推想科技有限公司的聯(lián)合團隊，在CT影像智能診斷方面有緊密的合作基礎(chǔ)，并在前期研究中取得豐富的成果。 自新冠肺炎疫情爆發(fā)以來，相關(guān)技術(shù)人員深入湖北疫區(qū)合作醫(yī)院，將智能診斷技術(shù)用于新冠病毒的篩查。武漢同濟醫(yī)院過去幾周實際發(fā)生的475例疑似肺炎CT數(shù)據(jù)當(dāng)中，人工智能(AI)對于疑似肺炎CT的敏感度為98.32%，對于同時期140例有癥狀但是確認(rèn)非肺炎患者的CT特異度為82.14%。該系統(tǒng)為一線醫(yī)生篩查提供了重要幫助。  武漢同濟醫(yī)院醫(yī)生正在使用CT影像AI篩查系統(tǒng) 初步實驗和應(yīng)用結(jié)果表明，利用各級醫(yī)院普遍使用的CT影像獲取設(shè)備，以及人工智能在線篩查系統(tǒng)，有望為新冠病毒防控工作提供智能輔助的雙保險，極大提升篩查效率。在與新冠病毒爭分奪秒的戰(zhàn)役中取得先機。該項目目前已完成具有較強實用性的版本，可以為防疫工作提供實質(zhì)性輔助。研究團隊還在積極探索更高的檢測精度和更細(xì)致的量化分析技術(shù)。 新冠肺炎AI系統(tǒng)具有三大重要功能：快速篩查及預(yù)警提示、數(shù)字化精準(zhǔn)輔助診斷與病程監(jiān)控、區(qū)域疫情實時監(jiān)控。該系統(tǒng)已在國內(nèi)包括疫區(qū)在內(nèi)的40家醫(yī)院應(yīng)用部署，數(shù)據(jù)累積8.1萬份，為進一步提升系統(tǒng)性能奠定了基礎(chǔ)。

北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院生物光學(xué)影像實驗室長期開展熒光分子影像研究，在二維和三維熒光分子影像方面積累了豐富的技術(shù)基礎(chǔ)。在自有核心技術(shù)的支撐下，充分調(diào)研市場需求，自主研發(fā)了熒光分子影像儀產(chǎn)品Fluoracle。 熒光分子影像可直接在活體上提供細(xì)胞和分子水平上的二維和三維定量和特異性成像，突破了傳統(tǒng)的切片觀察手段的局限，為動植物疾病機理研究、藥物動力學(xué)和毒理評估、生物和醫(yī)用材料在體評估、疾病預(yù)測等領(lǐng)域提供了革命性的全新研究手段。 主要性能指標(biāo)：三維定量和分析生物發(fā)光、熒光三維定量（~1mm高空間分辨率）和自動分析三維輪廓拓?fù)渚?00um反射自發(fā)熒光扣除光譜分析算法自動扣除自發(fā)熒光干擾透射掃描均一成像自定義拓?fù)渫干渚怀上袢コ园l(fā)熒光干擾相機傳感器sCMOS量子效率500-700nm>85%； 400-900nm>30%成像像素2064x2056可檢測最小發(fā)光70 photons/s/sr/cm2視野3.9cmx3.9cm ~ 23x23 cm光源氙燈激發(fā)熒光濾光片8~16選配熒光濾光片8~16選配成像密室空間40x50x35cm（寬x深x高）成像系統(tǒng)空間120x60x90cm（寬x深x高）

原理：以蜜蜂為活體生物轉(zhuǎn)化器，利用體內(nèi)酶系進行生物轉(zhuǎn)化，將果汁轉(zhuǎn)化為果蜜創(chuàng)新點：世界上首次提出“以飼代采”生物釀蜜概念，以大宗水果為原料，經(jīng)前處理，飼喂蜜蜂，實現(xiàn)定場養(yǎng)蜂，實現(xiàn)蜂蜜工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用案例：2023年，在沈陽建立200群的生物釀蜜示范基地，輻射東北地區(qū)成果獲獎：第十五屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外科技活動大賽，三等獎成果評價：完全顛覆國內(nèi)外幾千年的蜂蜜生產(chǎn)模式，實現(xiàn)0→1的突破，為蜂蜜生產(chǎn)打開一扇全新的大門，規(guī)避了傳統(tǒng)蜂蜜生產(chǎn)的限制因素以及不利因素，實現(xiàn)蜂蜜生產(chǎn)工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、機械化、智能化，蜂蜜生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)提高3-4倍，解決了水果滯銷、儲運損失的問題。

本項目旨在充分挖掘數(shù)字化超聲影像的醫(yī)學(xué)內(nèi)涵，運用數(shù)據(jù)處理和超聲 圖像三維重構(gòu)技術(shù)，深度探索胎兒健康相關(guān)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性，采用定量分 析的科學(xué)方法在已有標(biāo)準(zhǔn)上進行優(yōu)化，實現(xiàn)基于超聲影像的胎兒健康數(shù)字化篩 查的目標(biāo)。 醫(yī)學(xué)圖像三維重建是通過計算機圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、計算機 可視化以及人機交互等技術(shù)，把二維的醫(yī)學(xué)圖像序列轉(zhuǎn)換為三維圖像在屏幕 上顯示出來，并根據(jù)需要為用戶提供交互處理手段的理論、方法和技術(shù)。在 進行醫(yī)學(xué)圖像三維重建之前，首先需要對醫(yī)學(xué)影像設(shè)備輸出的圖像數(shù)據(jù)按照 疾病診斷的需要進行必要的分割。圖像分割是將圖像中互不相交的區(qū)域分離 開來，被分離開來的每一個區(qū)域都必須滿足特定的區(qū)域一致性。進行圖像分 割的目的是為了定量定性分析的需要，提取出圖像中感興趣的區(qū)域，同時它 也是利用圖像進行三維可視化的基礎(chǔ)。通過分割技術(shù)提取出醫(yī)學(xué)圖像序列中 的感興趣的組織器官或病變體后，就可以通過三維重建技術(shù)重建出這些被提 取的組織器官或病變體。重建的圖像除外觀逼真、富有立體感外，還具有任 意角度旋轉(zhuǎn)、多種剖面顯示、透視內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能，可以將醫(yī)療影像數(shù)據(jù)的真實 感官效果展示給診斷人員。市場及經(jīng)濟效益分析： 如今國內(nèi)外的圖像處理技術(shù)都比較成熟，對于圖像重構(gòu)的技術(shù)也非常的 成熟，但大都是從二維圖像進行重構(gòu)。對于將超聲影像結(jié)合圖像處理，再進 行三維重構(gòu)的技術(shù)在國內(nèi)的是領(lǐng)先的，二維醫(yī)學(xué)圖像已經(jīng)不能滿足人們對測 量精準(zhǔn)度、可預(yù)見性的需求了，此時用超聲圖像進行三維重構(gòu)將面臨巨大的市 場。

納米分子探針是一類能準(zhǔn)確回答生物醫(yī)學(xué)問題的功能性物質(zhì), 它介于藥物與傳統(tǒng)醫(yī)療器械之間，具有 “看得早、準(zhǔn)、全”特征，是可視化探測分子細(xì)胞水平異常的利器，對于檢測早期的腫瘤病變、老年退行 性病變（阿茲海默癥）有重要的潛在價值。已有多種模態(tài)的腫瘤分子探針問世, 它們可通過分子成像對腫 瘤多種惡性表型特征進行檢測, 為腫瘤精準(zhǔn)治療提供依據(jù)。本項成果利用對生物組織高穿透能力的近紅外 激光照射源，激發(fā)磁光熱三模態(tài)納米探針，使其通過分子影像方式提供早期腫瘤病變形態(tài)及其分子生物學(xué) 信息，并在診斷的同時進行光熱-光動力學(xué)聯(lián)合協(xié)同治療，實現(xiàn)早期腫瘤的安全及時診治。上述多模態(tài)納 米探針采用特殊的納米組裝技術(shù)制備，在探針的特異性腫瘤靶標(biāo)掛接、診治效率提升及納米毒性控制三個 關(guān)鍵環(huán)節(jié)都取得了良好的成果，為推動這項探針新技術(shù)的臨床前應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。