新一代多层形态计量数字分析技术揭示外周血涂片中骨髓增生异常综合征的基础拓扑结构与新趋势

本文创新性提出"新一代形态学"(NGM)五层分析技术，通过全视野形态学(FFM)成像突破传统显微镜分辨率与视场的矛盾，实现高分辨率大视场数字化分析。研究证实NGM可定量检测骨髓增生异常综合征(MDS)患者外周血涂片(PBS)中红细胞(RBC)形态异常、中性粒细胞颗粒度(GI)变化及原始细胞比例，为血液系统疾病早期诊断提供新方法。

　　

【背景】

传统显微镜在分辨率与视场间存在固有矛盾，制约其对血液样本的诊断敏感性。新一代形态学(NGM)通过五层分析架构突破这一限制：第一层全视野形态学(FFM)采用计算成像技术，结合LED阵列多角度照明与物理模型重建，实现6小时/片的快速高分辨率扫描；第二层建立基于拓扑学的血细胞定位系统；第三层应用人工智能(AI)分类；第四层实现细胞形态计量；第五层进行数据分析。该技术对37例MDS患者和30例年龄匹配对照的外周血涂片分析显示，检测灵敏度达WBC 10^-3和RBC 10^-5水平。

【方法】

研究经特拉维夫Sourasky医学中心(TASMC)伦理委员会批准。采用Scopio Labs X100分析仪进行样本扫描，通过×20物镜获取多幅低分辨率图像，基于波光学模型和相位恢复算法重建高分辨率图像。AI系统包含基于ResNet50的卷积神经网络(CNN)用于WBC分类，EfficientNetB0用于RBC形态分级，YOLOv8用于血小板计数。中性粒细胞颗粒度采用0-1标准化指数(GI)量化，RBC形态通过几何特征提取参数。

【结果】

外周血涂片拓扑特征：

60例正常PBS分析显示，RBC呈线性梯度分布，6-7区(密度250-350 RBC/视场)最适形态分析，平均可获取496,518±171,303个RBC。WBC在2-9区分布最佳，平均检出1,627±691个WBC。临床样本中，贫血患者(<10 g/dL Hb)的1-3区扩展但仍可获取449,053±156,025个RBC。

中性粒细胞颗粒分析：

MDS患者中性粒细胞GI(0.38±0.14)显著低于对照(0.53±0.10)。32%MDS样本出现双峰分布，低GI亚群(49.56±37.46%)颗粒均一性(SD 0.05±0.02)显著高于正常颗粒群(0.09±0.02)。

原始细胞检测：

1000个WBC计数较传统100个计数显著提高检出率(89% vs 32%)，MDS组原始细胞比例(0.65±0.87%)显著高于对照(0.02±0.05%)。

RBC形态计量：

MDS组大红细胞比例(11.44±11.89%)和变形红细胞比例(7.24±1.42%)均显著高于对照组(2.85±3.72%和5.86±0.67%)。多变量分析显示大红细胞(OR 1.46)和变形红细胞(OR 2.9)与高危MDS显著相关。

【讨论】

NGM技术突破传统显微镜限制，首次实现：

1. 1.

   PBS全数字化高分辨率成像

2. 2.

   中性粒细胞颗粒亚群的定量区分

3. 3.

   通过1000个WBC计数将原始细胞检测灵敏度提升近3倍

4. 4.

   RBC形态参数与MDS风险分层建立关联

该技术为血液系统疾病的早期诊断和机制研究开辟新途径，特别对骨髓增生异常综合征等造血系统疾病的定量分析具有重要临床价值。未来需在不同染色方案和制片系统中进一步验证其普适性。