只需不足0.5微升的脑脊液，5分钟内即可实现96.13%的准确检测。
近日，西安电子科技大学教授陈雪利团队在《细胞报告医学》上发表了一项创新研究成果：一款基于深度学习与光谱技术的智能诊断平台，使快速、精准“捕捉”白血病细胞及其分泌物成为可能。
“我们希望能为急性白血病诊断，尤其是棘手的中枢神经系统白血病，提供一种全新的‘光谱学利器’。”西安电子科技大学副教授张东杰介绍道。
一次交流，听出一个临床难题
一切始于2021年一次看似寻常的学术交流。
“当时我们和华西医院检验科的医生聊起，他们谈到白血病细胞学检测中的一些无奈。”陈雪利回忆道，那种无奈，源于白血病细胞侵入中枢神经系统后，会像“种子”粘附于“土壤”般牢牢贴在脑膜血管壁上，导致脑脊液中游离的异常细胞数量很少，这使得常规细胞学或流式细胞术方法容易出现假阴性或漏诊，不仅给医生诊断带来风险，也给患者带来沉重的心理负担。
临床医生的感叹，击中了工科科研者的心。“能不能用我们的方法，帮临床‘看’得更清、更准？”一个源于现实痛点、旨在“破局”的交叉研究构想，就此萌芽。
而西安电子科技大学在电子信息与人工智能领域的积累，为这个构想提供了生长的沃土。
两把“钥匙”，打开精准检测大门
想法很美好，但通往成功的路上横亘着两大技术关卡：一是如何从极微量样本中捕获有效的疾病信号；二是如何从海量信号中精准识别出疾病的“指纹”。
第一把“钥匙”，是名为SERS（表面增强拉曼光谱）的高灵敏检测技术。“拉曼光谱是一种非弹性散射光谱，能够特异性识别不同类型的分子和物质，但它的信号非常弱。而SERS技术能够通过入射光和贵金属纳米结构的相互作用实现6-8个数量级的信号放大。”论文第一作者、西安电子科技大学副教授张东杰解释道。该技术还具有特异性好、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。
团队还设计了一种类似“猪笼草”结构的超疏水滑移基底，能将微小的样本液滴快速聚集浓缩。这使得检测所需的样本量降至“小于0.5微升”，整体检测流程缩短至“5分钟以内”。这对于简化临床操作、助力医生快速决策具有重要意义。
第二把“钥匙”，则是名为“多特征融合”的智能“解码器”。该网络利用多头自注意力机制实现跨维度的特征交互，能有效抑制噪声、捕获关键特征。“我们将一维光谱和二维图像融合，既可以提取光谱的强度、半高宽信息，还可以捕捉到光谱的位置、对称性以及局部空间信息，让模型获得更立体的‘视觉’，从而做出更精准的判断。”张东杰介绍。
最终，这个全新的AI-SERS平台交出了一份亮眼的“成绩单”：急性白血病筛查准确率高达96.13%，在区分不同亚型、判断基因异常等多项高难度诊断任务中，准确率均超过91%，相关评估指标均表现优异。
优异的性能背后，是跨越五家医疗与科研机构的紧密协同。这是一场典型的“医工交叉”接力赛：西安电子科技大学团队负责技术攻坚与算法开发；四川大学华西医院、西安大兴医院、山东大学齐鲁医院、山东第一医科大学附属第一医院等合作医院，则承担了临床样本采集与大规模验证的重任。
“起步时，我们只有华西一个中心的样本。但要证明方法的普适性，必须有多中心数据的支持。幸运的是，当我们展示出初步成果后，后续加入的医院伙伴们给予了我们毫无保留的信任和支持。”陈雪利感慨道，392份脑脊液样本、接近20000条光谱数、包含来自120名患者的6000多条光谱数据用于外部独立验证……正是这张由多方共同织就的临床验证网络，确保了研究成果的可靠性与未来走向临床的潜力。
团队合影。西安电子科技大学供图
谈及临床应用前景，共同通讯作者、西安电子科技大学副教授曾琦表示，该技术走向大规模临床应用尚需完成医疗器械注册所需的试剂盒定型、大规模临床试验等环节。“未来，我们希望它能发展成为一项独立、快速的光谱学诊断工具。”
目前，这项技术已展现出成为一个普适性“液体活检光谱学辅助诊断平台”的巨大潜力。“除了白血病，我们在脑胶质瘤、宫颈癌、干眼症等疾病的检测上也看到了曙光。”陈雪利这样团队的蓝图：未来，或许只需一滴体液，就能快速、无创地对多种疾病进行早期筛查。
对于下一步，团队目标明确。一方面深入探索光谱背后的生物学含义，实现从“知其然”到“知其所以然”的跨越；另一方面，致力于推动检测设备的小型化、集成化与低成本化，让“样本进、结果出”的自动化快速检测，能从研究实验室真正走向基层医疗机构，惠及更多患者。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2025.102320
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