哮喘快速诊断试验

呼吸困难、气短和咳嗽只是哮喘的一些潜在症状。这些病人的支气管会突然收缩。迅速查明疾病是至关重要的，因为这是降低哮喘发作威胁的唯一方法，哮喘发作甚至可能是致命的。尤其重要的是在儿童早期发现疾病，以便迅速干预和缓解症状。然而，诊断儿童比诊断成人更加复杂和繁琐。有些需要向试管中吹气的试验方法不能用于儿童。费时的肺功能测试只能从四、五岁开始进行。为了解决这一问题，弗劳恩霍夫管理学院与模式识别公司和Raytrix GmbH合作开展了由德国联邦州石勒苏益格-荷尔斯泰因州资助的“KillAsthma”项目。一种新的快速测试预计在60到90分钟后就会有结果——诊断哮喘所需要的只是一滴血和它所包含的免疫细胞。

基于ai的免疫细胞分析

哮喘患者的血细胞运动与健康人不同。“哮喘患者的免疫细胞在炎症刺激的存在下移动得更慢，”弗劳恩霍夫EMB细胞技术工作组的负责人丹尼尔·拉波波特博士解释说。研究团队利用这一知识开发测试集。他们的想法是在专门研制的全息显微镜下观察滴血中的免疫细胞大约90分钟，然后根据它们的运动模式来评估病人是否患有哮喘。这种显微镜，也被称为细胞扫描仪，可以实现自动的，实时的三维细胞跟踪。

人工智能(AI)在这里扮演着关键的角色，在数千个细胞的复杂运动模式中识别特征模式。但是这项技术具体是如何工作的呢?血液和一种引发炎症刺激的物质被填入一个微流体筒中，然后放置在微型显微镜中，微型显微镜由一个LED和一个光学CMOS图像传感器组成，该传感器与计算机软件相连接。这些图像是用专门开发的算法来评估的。拉波波特说:“我们可以同时观察2000到3000个细胞，确保高统计精度。”然后将识别出的运动模式转移到神经网络中。自学习算法分析血细胞运动模式并计算诊断指标。“人工智能让我们能够识别模式中的偏差。我们使用自学习算法来捕捉这些差异。大量的训练数据帮助神经网络识别模式，并区分哮喘患者和健康人群。”

可以得出结论，人工智能也能够学习其他偏离常态的东西。“我们的方法也可以用于分析其他疾病。对于自身免疫性疾病和慢性炎症疾病，如克罗恩病、溃疡性结肠炎和风湿病，尤其如此。诊断这些疾病是一个漫长而乏味的过程，通过量身定制的快速检测可以大大加快速度，”这位Lübeck-based的研究人员说。"初步测试已成功完成。图像评估表明，我们的全息显微镜优于高倍显微镜。”Rapoport和他的项目伙伴目前正在优化硬件和方法。他们的长期目标是确定哮喘的个体表现，从而制定个性化的治疗计划。