【科創獻港力之AI應用醫學篇】AI突破醫學樽頸 顯微成像快靚正

港大學者：電子鏡頭提速逾10倍 更高效提取樣本信息

繼去年將發展新質生產力列為首要任務後，國務院總理李強今年所作的政府工作報告再聚焦科技發展，其中提到要持續推進「人工智能＋」行動，強調支持人工智能（AI）大模型廣泛應用。香港大學化學系研究團隊專注開發新的成像技術，這些圖像可用於追蹤藥物在生物系統中的分布，以觀察藥物如何到達目標，以及如何發揮治療效果。該項目負責人形容，AI的出現讓「不可能變為了可能」，有效打破圖像質量和成像速度之間的折衷，通過AI可疾速生成高質量圖像，兩全其美。他強調，AI將是未來的趨勢，因此必須學會如何在研究中善用AI，讓工作做得更好。 ●香港文匯報記者 姬文風

香港賽馬會分子影像創科實驗室主任、港大化學系副教授蔣海波近日在接受港大科學主編Pavel Toropov訪問時，介紹其實驗室專注於開發新的成像技術，以便在非常小的尺度上觀察生物系統內部，包括觀察單個細胞或單個細胞器內部的情況。

「我們的分子成像技術結合了不同類型的顯微成像技術，包括光學、電子和離子顯微成像。通過結合這些技術，我們可以從一個樣本中提取信息，從而理解其生物、結構和化學上的變化。」他說。

蔣海波表示，這些圖像可以用於觀察藥物在生物體內的分布，以及它如何到達目標並發揮治療效果，「我們將來自電子顯微鏡的結構信息與質譜顯微成像的化學信息結合，這樣就能可靠地確定藥物的位置，在哪個細胞器、哪個細胞、哪個器官、哪個組織中。我們還可以了解為什麼藥物有效或無效，為什麼會引起副作用。」

成像最大的問題在於圖像質量和成像速度之間的折衷，蔣海波說，「我們方法的一個主要限制是速度慢。這是我們所使用的顯微技術的本質。如果要快速掃描，會有噪點，信號會很低。如果掃描一個像素十次，我們可以獲得更高的信號和更少的噪點，質量會高得多，但需要更長時間。」

打破「質量和速度的折衷」

直至AI出現，完全打破了上述的「質量和速度的折衷」，「使用AI，我們可以將電子顯微鏡的速度提高超過10倍，不僅更快，而且更高效。通過AI，我們可以使用較低解析度的圖像來加快速度，並且可以覆蓋較大區域的樣本，從一個生物樣本中提取更多信息。」換言之，AI使以往被視為不可能的事情變成可能。

助追蹤抗生素流向確保療效

蔣海波表示，他們的方法適合多種藥物的研究，目前已經應用它來了解抗生素的流向。「一旦進入人體，抗生素需要到達細菌處才能將其殺死。我們可以追蹤各種不同的抗生素，看看它們是否到達感染部位的正確細胞。」有關方法亦已應用於研究癌症藥物，以了解藥物進入細胞的位置，而這對其療效非常重要。

盼三維成像技術實現突破

「生命是三維的，但我們之前的工作大部分是二維上的研究。目前有技術可以讓我們觀察細胞器的高分辨三維結構，但現在最大能做到的體積，對於一個組織樣本來說真的太小了。」蔣海波形容，科學家夢想能在三維中看到一個大樣本，例如人類大腦中神經元如何連接起來，「我們的夢想是擁有算法技術，以實現對大型生物樣本的高速三維成像。」他相信未來在生物成像領域，從成像本身到數據分析，AI將無處不在，「我們需要學會如何在研究中運用AI，做我們所做的事情，但做得更好。」