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新型肺炎确诊速度加快,这些技术立了大功

芯师爷 2022-07-03


2月6日,国家卫健委宣传司司长宋树立在国务院联防联控机制新闻发布会上通报,全国累计报告的确诊病例数已连续两天超过现有疑似病例数,提示检测能力提升,疑似病例明确诊断或排除的速度加快。

  图:全国疫情新增趋势图

来源:丁香医生


相信宅在家里为社会做贡献的大家应该还对疫情暴发初期武汉病患难以确诊的揪心状况记忆犹新,疑似病例标本对比1月23日的日检测量200+到现在日检测量接近4000,确诊速度确实已经大大提升了。这对新型肺炎患者早日进行治疗与隔离,控制疫情扩散有重要意义。其中值得一提的是疑似病例确诊速度得以加快,有几项科技技术功不可没。


生物芯片技术打通疑似到确诊环节



目前新型冠状肺炎疑似患者确诊主要依赖试剂盒检测法,这种检测试剂盒基于对人体咽拭子、血液、肺泡灌洗液等疑似病例样本进行病毒物质含量检测。如果样本中的指定病毒物质含量超过某个临界值即为阳性结果,代表病人已被感染;反之则为阴性,代表病人未被感染。


 图:生物芯片

来源:百度百科


试剂盒的技术核心正是生物芯片。生物芯片(Biochip)又称微阵列(Microarray)技术,是近年来生命科学与微电子学等学科相互交叉发展起来的一门高新技术。原理上它是采用光导原位合成或微量点样等方法,将大量生物大分子比如核酸片段、多肽分子甚至组织切片、细胞等等生物样品有序地固化于支持物的表面,组成密集二维分子排列,然后与已标记的待测生物样品中靶分子杂交,通过特定的仪器对杂交信号的强度进行快速、并行、高效地检测分析。


生物芯片听起来很像我们平时说的半导体芯片,两者确有相同之处:在微小尺寸上具有海量的数据信息,但它们是完全不同的两种东西,电子芯片上布列的是一个个半导体电子单元,而生物芯片上布列的是一个个生物探针分子。


 

图:POCT快速检测试剂盒工作原理

来源:上海芯超生物科技


据医疗科技企业——上海芯超生物科技有限公司1月29日透露,新型冠状病毒疫情爆发后,该司先后研发了新型冠状病毒核酸检测试剂盒和POCT快速检测试剂盒“新型冠状病毒抗体检测试剂盒(胶体金免疫层析法)”,其中后一种检测试剂盒能在15分钟内就可以观察检验结果,可方便快速地用于该病毒感染在社区卫生服务中心、基层医院的早筛早诊。


随后,西北大学国家微检测工程技术研究中心、上海速芯生物科技有限公司、新羿生物公司、中山大学达安基因股份有限公司、万孚生物等多家企业与机构也先后宣布通过新型冠状病毒核酸检测试剂盒的研制工作。


基于生物芯片技术的检测试剂盒的陆续出货,大大缓解了疫情中确诊难题。2月3日工信部总工程师田玉龙在发布会上表示,病毒检测试剂盒日产量已经达到77.3万人份,相当于疑似患病者40倍。


红外检测设备批量筛选发热疑似病例



在用生物芯片技术确诊病患前,疑似病例的甄别也很重要。


发热是新型冠状肺炎疑似患者的典型特征之一。近期在医院、机场、码头、火车站、客运站等人流量大的场所承担体温检测工作是红外热像设备,多为三脚架+显示器形式热成像仪,也有手持式的热成像仪。

 

图:红外设备成像

来源:摄图网


热像仪的测温原理是根据被动接收物体发出的红外辐射来成像来实现测温,具有快速、大范围筛选人群的特性,非常高效。


也正是由于热成像仪在公共场合的高效性,疫情期间红外检测设备需求大增,现又恰逢企业即将开工,学校面临开学,目前市场上的热成像仪供货紧张,很多需求方暂时出现求购无门的状况,热成像仪设备相关厂家也正在加紧调配生产中。


AI快速辨别肺炎病情发展



与红外检测设备类似,在新型冠状病毒疫情暴发后,AI技术在前期病患筛选过程中也应用激增,其中热成像仪中也有应用AI技术标注发热疑似病患的脸部,便于检测方找到发热者。


在检测试剂盒确诊病患的过程中,也需要运用到AI算法进行核算,公开信息显示,新型冠状病毒是基因组序列最长的病毒之一,全基因组序列全长29847bp,临床诊断需要将患者样本与该病毒基因序列进行比对才能确定诊断结果,AI算法的应用能大大缩短病毒基因序列对比时间。2月1日,浙江省疾控中心就宣布应用阿里达摩院研发的AI算法,将原来数小时的疑似病例基因分析缩短至半小时,大幅缩短确诊时间,且能通过监控病毒基因序列的比对,精准检测出病毒是否发生人们担忧的变异情况。

 

来源:摄图网


AI技术在疫情中的贡献还不止于此,据澎湃新闻报道,首款智能评估新冠肺炎的AI影像系统已经陆续在上海市公共卫生临床中心、上海市第七人民医院投用,后续还将在武汉等疫情核心区多家医院上线。


该系统由上海市公共卫生临床中心指导依图医疗研发,仅在2-3秒之内就能够实现新冠肺炎CT影像的智能化诊断与定量评价,对局部性病灶、弥漫性病变、全肺受累的各类肺炎疾病严重程度进行分级,精确测算疾病累计的肺炎负荷,有助于临床治疗,而这一过程,用传统人工方式需要花费5-6小时才能完成。


在肺炎的有效药物筛选上,AI算法的应用也能辅助药物筛查,缩短药物研发时间。2月4日,华中科技大学同济医学院基础医学院、华中科技大学同济医学院附属武汉儿童医院、西安交通大学第一附属医院、中科院北京基因组研究所、华为云联合科研团队宣布,筛选出五种可能对2019新型冠状病毒有效的抗病毒药物。华为团队在其中的工作就包括采用AI算法短时间内完成了上千万次的模拟计算,将以往耗时数月的计算机辅助药物筛选在数小时内完成。


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