网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

Cell Rep Med丨陈雪利团队提出结合表面增强拉曼光谱(SERS)与深度学习的急性白血病智能检测方法

0
分享至


近日,西安电子科技大学陈雪利教授团队在Cell Reports Medicine上 发表了题为Rapid and sensitive acute leukemia classification and diagnosis platform using deep learning-assisted SERSdetection的最新研究成果。该研究提出了结合表面增强拉曼光谱( SERS )与深度学习的急性白血病智能检测方法,有效解决了传统细胞学方法存在的灵敏度低及主观性强等不足,实现了不同亚型或基因异常急性白血病的高灵敏度及特异性识别与分类


急性白血病发生中枢神经系统浸润称为中枢神经系统白血病( central Nervous System Leukemia, CNSL ),常见于急性淋巴白血病( acute lymphoblastic leukemia, ALL )或者急性髓系白血病( acute myeloid leukemia, AML )中的 M4 及 M5 亚型,且儿童 ALL 并发 CNSL 概率远高于成人。目前,基于脑脊液( cerebrospinal fluid, CSF )的细胞学检测是 CNSL 的标准诊断方法,然而,由于白血病细胞 CNS 浸润过程中高度表达黏附 分子使得细胞易粘附到脑膜血管内壁,导致 CSF 中异常细胞含量降低,常规细胞学或者流式细胞术方法检测敏感性无法满足实际临床需求,存在假阴性结果或者漏诊现象。因此,研究具有高灵敏度和特异性的急性白血病快速鉴别及分类方法具有重要临床应用价值。 SERS 光谱 是一种分子指纹光谱技术,具有灵敏度高、特异性好、谱带窄、操作简单、样品需求少以及不受生物样品自发荧光和水干扰等优点,在液体活检及疾病检测领域受到广泛关注。 人工智能 AI 促进了 SERS 技术的快速发展,包括在增强纳米材料设计、报告分子选择 、 光谱 解析 和处理 等 方面 ,尤其是 AI-SERS 结合 策略在不同癌症的早期检测、疾病分类和诊断 、 以及治疗评估等领域引起广泛关注。

基于此, 论文提出了基于 SERS 光谱和深度学习( Deep Learning, DL )策略的急性白血病检测与鉴别方法,如图 1 所示,收集了 390 余 例 脑脊液样本,涵盖健康对照组、急性白血病患者及其他疾病患者 ,通过超疏水滑移基底富集浓缩效应,能够实现样本体积小于 0.5 μL 以及检测流程 5 min 以内的高灵敏快速检测。 此外,还建立了基于多特征融合 Transformer 深度学习网络的急性白血病分类与诊断方法,通过光谱 / 图像特征融合方式,实现不同亚型及发展阶段急性白血病的精准分类与鉴别 。本研究从全国 5 家医院共收集了 332 份脑脊液样本,疾病组涵盖 AML 和 ALL 两种亚型, AML 包括 M1/M2 、 M3 以及 M4/M5 多种亚型, ALL 患者则分为 B-ALL 和 T-ALL 。用于急性白血病分类的数据集包含来自 212 名患者的 12139 个光谱,另有来自 120 名患者的 6000 个光谱数据用于外部独立验证。在分类过程中,将一维光谱和二维光谱图像融合作为输入数据,通过 Transformer 算法实现特征识别、处理及生成,最终获得相应的注意力权重,再采用多层感知机和全连接层得到分类结果。 混淆矩阵结果显示健康组与疾病组的区分准确率达到 96.13% , F 1 score 和 AUC 值分别达到 0.927 和 0.98 , 展现出优异的预测灵敏度和特异性。

急性白血病诊断中, 构建了涵盖六种二分类或三分类的多功能诊断模型 , 预测准确率分别 为: AML/ALL ( 96.2% ) 、 B-ALL/T-ALL ( 96.5% )、 A ML 亚型( M1-M5 , 91.8% )、 B-ALL 遗传学正常或异常( 94.3% )、 BCR/ABL 融合基因阳性或阴性( 93.9% )、 是否患有 C NSL ( 95.9% ) , AUC 均在 0.98 至 0.99 之间,显示出 优异的 灵敏度( 91.7% - 97.3% )、特异性( 91.6% - 95.9% )及 F1 score ( 0.921-0.969 )等。采用不同分类方法和数据输入方式作为 对比, 包括一维光谱与 Transformer 结合、融合数据结合 CNN 模型以及 基于 一维光谱 的 CNN 算法 , 对比发现,本研究提出的 分类 模型在准确率、特异性和准确率方面均有明显优势。

此外,为评估分类方法的可靠性与通用性,采用 120 例患者进行外部独立验证,该外部测试数据集包含 6000 条光谱,验证准确率分别为: AML/ALL 93.3% 、 AML 亚型 90.1% 、 B-ALL/T-ALL 96.7% 、 B-ALL 基因正常或异常 93.3% ,与内部测试结果 具有较高 一致性。 此外,这种基于 SERS 指纹图谱的智能分类策略还可扩展至脑膜炎等 CNS 疾病的识别与诊断,有望为不同疾病的临床液体活检提供一种光谱学辅助手段。

西安电子科技大学陈雪利教授 / 曾琦副教授、四川大学华西医院曾婷婷主任技师、西安大兴医院陈任安副主任医师、山东大学齐鲁医院孙念政主任医师以及山东第一医科大学附属第一医院韩敏研究员为论文共同通讯作者,西安电子科技大学张东杰副教授、程朝阳博士以及四川大学华西医院宋雅丽医师为共同第一作者,西安电子科技大学为论文第一署名单位 。

论文链接:

https://www.cell.com/cell-reports-medicine/fulltext/S2666-3791(25)00393-3

DOI: 10.1016/j.xcrm.2025.102320

制版人:十一

BioArt

Med

Plants

人才招聘

学术合作组织

(*排名不分先后)


战略合作伙伴

(*排名不分先后)

转载须知

【非原创文章】本文著作权归文章作者所有,欢迎个人转发分享,未经作者的允许禁止转载,作者拥有所有法定权利,违者必究。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
演员倪妮发律师声明,否认“有后台”等传闻,表示将通过法律维权

演员倪妮发律师声明,否认“有后台”等传闻,表示将通过法律维权

极目新闻
2025-11-01 12:11:28
毛主席对尼泊尔首相说:你想把珠峰全部划归贵国?还有更好的办法

毛主席对尼泊尔首相说:你想把珠峰全部划归贵国?还有更好的办法

鹤羽说个事
2025-10-30 15:53:46
“舅舅照顾3个外甥近10年”引关注,舅舅回应:20岁开始照顾,那时刚中专毕业

“舅舅照顾3个外甥近10年”引关注,舅舅回应:20岁开始照顾,那时刚中专毕业

红星新闻
2025-11-01 22:30:18
荷兰再出昏招,想用晶圆卡脖子,反而为中企送来订单

荷兰再出昏招,想用晶圆卡脖子,反而为中企送来订单

粤语音乐喷泉
2025-11-01 03:25:57
1-0,英超第9掀翻英超第3,佩德罗一剑封喉,切尔西逼近前二

1-0,英超第9掀翻英超第3,佩德罗一剑封喉,切尔西逼近前二

侧身凌空斩
2025-11-02 03:32:28
退休夫妇从32楼跃下,3年后房被贱卖,买主深夜竟听天花板有脚步声

退休夫妇从32楼跃下,3年后房被贱卖,买主深夜竟听天花板有脚步声

罪案洞察者
2025-09-23 14:37:35
官媒发文,高调官宣49岁马伊琍喜讯,全网恭喜,终于等到这一天

官媒发文,高调官宣49岁马伊琍喜讯,全网恭喜,终于等到这一天

喜欢历史的阿繁
2025-11-01 10:43:34
中国环境报:种植营养土竟然是工业毒废土,是谁拿着资质坑国家补贴?

中国环境报:种植营养土竟然是工业毒废土,是谁拿着资质坑国家补贴?

澎湃新闻
2025-10-31 17:05:11
巴基斯坦“罕见公开”!

巴基斯坦“罕见公开”!

环球时报新闻
2025-11-01 09:12:16
曾经的中产标配,如今暴跌66%,又土又贵的女装,成了时代的弃儿

曾经的中产标配,如今暴跌66%,又土又贵的女装,成了时代的弃儿

青眼财经
2025-10-28 10:34:29
170cmD杯女孩,撩走肌肉猛男,网友:没X生活的我哭了…

170cmD杯女孩,撩走肌肉猛男,网友:没X生活的我哭了…

健身迷
2025-09-20 09:22:20
国足深夜传消息!11月热身赛再度告吹,10人进入选帅最终面试

国足深夜传消息!11月热身赛再度告吹,10人进入选帅最终面试

体育吐槽
2025-11-01 23:54:25
这种丰满的腿,穿紧身瑜伽裤真的好看吗?

这种丰满的腿,穿紧身瑜伽裤真的好看吗?

小乔古装汉服
2025-10-15 17:16:17
风向彻底变了?外媒已经开始承认,中国在多个科技领域实现领先

风向彻底变了?外媒已经开始承认,中国在多个科技领域实现领先

大卫聊科技
2025-10-31 14:35:13
官宣,乒乓奥运冠军被调查,涉嫌受贿,弟弟波及,单笔涉及7位数

官宣,乒乓奥运冠军被调查,涉嫌受贿,弟弟波及,单笔涉及7位数

乐聊球
2025-10-30 10:06:06
3-2,3-0!法国冠军赛,王艺迪逆转过关,国乒劲敌大胜晋级

3-2,3-0!法国冠军赛,王艺迪逆转过关,国乒劲敌大胜晋级

小哆说体育
2025-11-01 22:07:28
日本穆斯林人数十年翻倍,日本女性嫁穆斯林而改宗

日本穆斯林人数十年翻倍,日本女性嫁穆斯林而改宗

桂系007
2025-09-02 10:12:24
宁夏退伍士兵将岳父全家7口人全部割喉,妻子肚里的孩子都没放过

宁夏退伍士兵将岳父全家7口人全部割喉,妻子肚里的孩子都没放过

热风追逐者
2025-09-24 23:41:51
有点意思!吴宗宪复播,先表态自己是中国人,后又隔空称赞大小S

有点意思!吴宗宪复播,先表态自己是中国人,后又隔空称赞大小S

娱圈小愚
2025-11-01 13:16:20
台湾回归还有一种新方案,国民党若同意,解放军或无需动武

台湾回归还有一种新方案,国民党若同意,解放军或无需动武

瞻史
2025-10-31 02:20:52
2025-11-02 05:12:49
BioArtMED
BioArtMED
BioArt旗下科普媒体
3827文章数 2463关注度
往期回顾 全部

科技要闻

事关安世半导体,商务部最新发声!

头条要闻

美国防长国务卿受威胁 躲进军事基地

头条要闻

美国防长国务卿受威胁 躲进军事基地

体育要闻

NBA球员,必须吃夜宵

娱乐要闻

王家卫这波录音,撕烂了遮羞布

财经要闻

段永平捐了1500万元茅台股票!本人回应

汽车要闻

换新一口价11.98万 第三代蓝电E5 PLUS开启预售

态度原创

健康
旅游
游戏
教育
数码

核磁VS肌骨超声,谁更胜一筹?

旅游要闻

运河明珠,千年守望:杭州拱宸桥的前世今生与文化密码!

《GTA》为什么经久不衰?丹·豪瑟透露制作理念

教育要闻

最近的校园霸凌事件警醒家长:女儿过了11岁,一定要拴在裤腰带上

数码要闻

预热 2026 FIFA 足球世界杯,闪迪推出多款授权设计存储产品

无障碍浏览 进入关怀版