飞纳台式扫描电镜人工智能硅藻检验系统在溺亡诊断的...

飞纳台式扫描电镜人工智能硅藻检验系统在溺亡诊断的应用

背景速览

1904 年，Revenstorf 在研究一起溺水事件的时候，首次在死者体内的肺部发现了硅藻的痕迹，而在其他部位并没有发现硅藻，从而判断死者是他杀而非落水死亡。可以说 Revenstorf 开创了硅藻诊断溺死的先河。

WHO 在 2017 年的一份报告中指出，溺水是世界范围内意外伤害死亡的第三大原因，占所有伤害相关死亡的 7%。

世界部分国家溺亡人数（每十万人）

然而，在所有案件中，溺死是最难进行准确判断的，尤其是水中高度腐败的尸体。尽管近年来全球都有报道利用硅藻断案，但实际应用依然困难重重。

硅藻检验的方法的进步

硅藻检验从方法到检测装备，其进化速度可谓日新月异。传统的离心法，光学显微镜下观察，由于离心损失和光镜放大倍数的限制，溺死尸体的硅藻检出率不高，在实际中应用价值受限。

但是实际硅藻检验中，由于 90% 容易进入体循环脏器的硅藻小于 40 微米，小的甚至 1 微米，因此离心法很容易导致硅藻丢失，而且光学显微镜也容易漏检。于是，膜富集法结合扫描电镜的方法应运而生。膜富集技术有效解决了检出率不高的难题。进一步，微波消解法的出现消除了有机质残留多的难题。扫描电镜（SEM）的出现更是解决了光学显微镜观察的局限性。硅藻在水中尸体组织中的定性、定量分析进入了新阶段。

MD-VF-AutoSEM 法检测出的硅藻（图片来自“飞纳电镜”）

解决了硅藻富集和小硅藻难发现的问题后，广州市刑事科学技术研究所（广州刑科所）和兰波（苏州）智能科技有限公司（兰波科技）合作，开发了一套基于飞纳台式扫描电镜的自动硅藻检验系统 —— DiatomScope，整个流程如下：

这样，操作人员在电镜下设置好扫描条件后，软件会自动将一个案例中需要分析的 4 至 5 个样品一次性扫描完成，而不用每个样品每个视场都要进行手动操作，极大地简化了分析流程，将人力放在最重要的硅藻识别上。

下一个难题

随着扫描电镜的应用，硅藻检验技术逐步趋于成熟，但是新的问题也浮现出来：硅藻的种类之多，形态之复杂，给试图引进整套设备的基层工作单位立了下马威。专人负责硅藻的检验工作在基层工作单位的确不现实。更重要的是，如果硅藻的扫描、识别工作依赖人力，其准确性、工作时间都将受人的主观因素影响。如何突破“微波消解-滤膜富集-扫描电镜”最后一个难题？

AI 哪都有你

广州刑科所和兰波科技在自动硅藻检验系统——DiatomScope 的基础上，结合当前热门的 AI（人工智能）技术，完美地解决了依赖检验人员检验硅藻的难题。

AI 不仅能跟人比下象棋，也能用来识别硅藻了

人工智能（Artificial Intelligence）以与人类智慧相类似的学习能力成为计算机行业的新星，逐渐应用于语言识别、图像识别、自然语言处理等众多领域。AI 与硅藻识别技术的融合，就是利用其图像识别的学习记忆功能，通过大量图像学习，掌握各种类硅藻的形态特征，进一步实现对硅藻的标记。

由法医对样品（水，肺，肝，肾）进行微波消解、真空抽滤等一系列的处理后，将制备好的样品装入搭载自动硅藻检验系统——DiatomScope 的飞纳台式扫描电镜样品仓内（最多可放置 9 个 1 英寸样品），设置好扫描参数后，即可完成自动扫描（也可设置夜间运行）。

等待样品扫描完成后，AI 系统将发挥它的超强识别力，对硅藻进行标记，系统会自动对标记硅藻位置进行高放大倍数下的拍摄，并完成硅藻的分析和判定。

最后，系统会自动对硅藻数量，位置信息进行统计，并生成统计报告和导出硅藻细节图片。这一系列过程将技术人员从繁杂的镜下观察、标记、判定、统计等工作中解放出来，节省了人力，削减了这一过程对人力的依赖，极大的提高了硅藻的检验效率和准确性；更重要的是，AI 的出现真正实现了硅藻自动化检验，让基层单位不需要专人操作扫描电镜，即可完成硅藻的检验鉴定工作。

科技服务人类。解放劳动力，人类将有更多机会发挥自主创造性。