雷鋒網(wǎng)按：本文譯自Google Blog，作者為Google大腦團隊產(chǎn)品經(jīng)理Craig Mermel和技術(shù)主管Martin Stumpe。

深度學(xué)習(xí)技術(shù)近來在眼科、皮膚科、放射科和病理科等醫(yī)學(xué)學(xué)科領(lǐng)域展現(xiàn)出了極大的應(yīng)用前景，它可以幫助為世界各地的患者提供更加精準、可用的高質(zhì)量醫(yī)療服務(wù)。Google近期也發(fā)布了一項研究成果，該成果顯示，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測淋巴結(jié)中的乳腺癌轉(zhuǎn)移的準確率，可以媲美一名訓(xùn)練有素的病理學(xué)家。然而，目前為止，用復(fù)合光學(xué)顯微鏡直接觀察組織仍然是病理學(xué)家診斷疾病的主要手段，如何將微觀組織進行數(shù)字化展示成了深度學(xué)習(xí)技術(shù)在病理學(xué)科大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

今天，在美國癌癥研究協(xié)會年會（AACR）的一個演講中，我們通過一篇題為《增強現(xiàn)實顯微鏡實時自動檢測癌癥（正在審查）》的論文，介紹了一款增強現(xiàn)實顯微鏡(ARM)的平臺原型，我們相信這款產(chǎn)品可以幫助加速深度學(xué)習(xí)技術(shù)在全球病理學(xué)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

該平臺由一個經(jīng)過改良的光學(xué)顯微鏡組成，能夠?qū)D像進行實時分析并直接在用戶的視野中顯示機器學(xué)習(xí)算法的分析結(jié)果。

值得一提的是，只需使用低成本的、現(xiàn)成的元器件，就可以將這款增強現(xiàn)實顯微鏡改造成世界各地醫(yī)院和診所中常見的普通光學(xué)顯微鏡，而且無需對數(shù)字系統(tǒng)進行全面升級就能進行組織分析。

現(xiàn)代計算組件和深度學(xué)習(xí)模型——比如在TensorFlow平臺上構(gòu)建的模型，使得這個增強現(xiàn)實顯微鏡平臺能夠運行大量的預(yù)訓(xùn)練模型。和使用傳統(tǒng)顯微鏡的方法一樣，用戶通過目鏡觀察樣品，機器學(xué)習(xí)算法輸出的結(jié)果將實時投射到光路中，疊加在樣本的原始圖像之上，幫助觀察者快速定位和量化感興趣的特征。而且，平臺的計算和視覺反饋非常迅速——目前速度已經(jīng)達到了10幀/秒，這意味著當用戶移動組織或放大倍數(shù)做進一步觀察時，可以獲得流暢、無縫的視覺體驗。

左圖：增強現(xiàn)實顯微鏡的原理概述。一臺數(shù)碼相機捕捉到與用戶相同的視場(FoV)，然后將圖像傳送給一個附加的計算單元，該單元能夠運行實時推理的機器學(xué)習(xí)模型。隨后推理結(jié)果被反饋到一個定制的AR顯示屏，該顯示屏與目鏡內(nèi)聯(lián)，并將模型輸出的結(jié)果與標本顯示在同一平面上。右圖：該圖展示了我們的平臺原型被改造成典型臨床級光學(xué)顯微鏡后的樣子。

理論上，增強現(xiàn)實顯微鏡可以提供各式各樣的視覺反饋，包括文本、箭頭、輪廓、熱圖和動畫，而且可以運行多種類型的機器學(xué)習(xí)算法以應(yīng)對不同的任務(wù)，比如對象檢測、量化和分類等。

為了演示增強現(xiàn)實顯微鏡的功能，我們讓其運行兩種不同的癌癥檢測算法：一種用于檢測淋巴結(jié)標本中的乳腺癌轉(zhuǎn)移，另一種用于檢測前列腺切除術(shù)標本中的前列腺癌。這些算法可以在4-40x的放大倍數(shù)下運行，并用綠色輪廓勾畫出檢測到腫瘤區(qū)域。這些輪廓可以幫助病理學(xué)家注意到感興趣的區(qū)域，而不至于遺漏外觀模糊的腫瘤細胞。

雷鋒網(wǎng)注：通過增強現(xiàn)實顯微鏡觀察到的視圖。這些圖像展示了4x、10x、20x和40x放大倍數(shù)下的淋巴結(jié)標本。

雖然這兩個癌癥檢測模型并非用增強現(xiàn)實顯微鏡直接捕獲的圖像進行訓(xùn)練的，但它們在后者上表現(xiàn)非常出色，無需額外的訓(xùn)練。我們相信，假如直接用增強現(xiàn)實顯微鏡獲取的圖像做進一步訓(xùn)練，這些算法的表現(xiàn)還將繼續(xù)提升。

最初都是用來自一種光學(xué)結(jié)構(gòu)完全不同的完整標本掃描儀的圖像訓(xùn)練的，但他們在增強現(xiàn)實顯微鏡平臺上的表現(xiàn)非常出色，無需額外的在訓(xùn)練。例如，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移檢測模型在增強現(xiàn)實顯微鏡上運行時曲線面積達到了0.98，前列腺癌檢測模型的曲線面積達到了0.96，僅略低于WSI上得到的結(jié)果。

我們相信，這款增強現(xiàn)實顯微鏡將給全球衛(wèi)生事業(yè)產(chǎn)生重大影響，尤其是在發(fā)展中國家的傳染病診斷方面——包括結(jié)核病和瘧疾等。此外，在即將采用數(shù)字病理工作流程的醫(yī)院，增強現(xiàn)實顯微鏡也可以與數(shù)字工作流程結(jié)合使用。光學(xué)顯微鏡已經(jīng)在很多行業(yè)已經(jīng)證明了其價值，但在病理學(xué)領(lǐng)域作用有限。我們相信增強現(xiàn)實顯微鏡可以應(yīng)用于醫(yī)療、生命科學(xué)研究和材料科學(xué)等眾多領(lǐng)域。我們很高興能繼續(xù)探索這款增強現(xiàn)實顯微鏡，幫助加速機器學(xué)習(xí)技術(shù)在世界各地產(chǎn)生積極影響。

via Google Blog 雷鋒網(wǎng)編譯

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