基于光学显微成像和深度学习的无标记肺癌细胞活力检测方法OA
Label-free Lung Cancer Cell Viability Detection Method Based on Optical Microscopy Imaging and Deep Learning
该研究发展了一种基于显微成像和深度学习的无标记检测新方法.以非小细胞肺癌A549细胞系为对象,构建了明场图像及对应细胞活力标注数据集.设计了双分支多尺度特征融合网络Enhanced-UNet,通过结合UNet++的细节恢复能力与DeepLabV3+的上下文建模能力,并引入空间与通道压缩-激励和空洞空间金字塔池化模块,强化细节与全局上下文特征提取.结果表明,该模型在自建数据集上的平均交并比(mIoU)与平均Dice系数(mDice)达0.762 3和0.855 6,预测相关系数r=0.912,优于UNet、SegNet、FCN、PSPNet、LinkNet 5种主流模型.该方法无需使用化学试剂,避免了对细胞状态的干扰,能够连续动态监测A549细胞的生存情况,为开发无标记肺癌细胞活力检测技术提供了有价值的参考.
Lung cancer cell viability detection is widely used in anticancer drug development.How-ever,conventional detection methods can hardly meet the demand for continuous and dynamic moni-toring.In this study,a novel label-free detection method based on microscopic imaging and deep learning is developed.We take the non-small cell lung cancer A549 cell line as the object and con-struct a dataset containing bright-field images and corresponding cell viability annotations.For the al-gorithm,a dual-branch multi-scale feature fusion network Enhanced-UNet is designed,which com-bines the detail recovery capability of UNet++and the context modeling capability of DeepLabV3+.Spatial and channel squeeze-and-excitation and atrous spatial pyramid pooling modules are introduced to strengthen the extraction of detailed and global contextual features.The results show that the pro-posed model achieves a mean intersection over union(mIoU)of 0.762 3 and a mean dice coefficient(mDice)of 0.855 6 on the self-built dataset,with a prediction correlation coefficient r=0.912,out-performing five mainstream models including UNet,SegNet,FCN,PSPNet and LinkNet.Without chemical reagents,this method avoids interference to cell status and enables continuous and dynamic monitoring of A549 cell survival,providing a valuable reference for developing label-free lung cancer cell viability detection technology.
王慧慧;梅正龙;张宁;邹雪;沈成银
安徽医科大学第一附属医院,安徽 合肥 230022||中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所,中国科学院合肥肿瘤医院,安徽 合肥 230031||安徽省医学物理与技术重点实验室,安徽 合肥 230031中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所,中国科学院合肥肿瘤医院,安徽 合肥 230031||安徽省医学物理与技术重点实验室,安徽 合肥 230031安徽医科大学第一附属医院,安徽 合肥 230022||中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所,中国科学院合肥肿瘤医院,安徽 合肥 230031||安徽省医学物理与技术重点实验室,安徽 合肥 230031中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所,中国科学院合肥肿瘤医院,安徽 合肥 230031||安徽省医学物理与技术重点实验室,安徽 合肥 230031安徽医科大学第一附属医院,安徽 合肥 230022||中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所,中国科学院合肥肿瘤医院,安徽 合肥 230031||安徽省医学物理与技术重点实验室,安徽 合肥 230031
化学化工
细胞活力检测光学显微肺癌细胞深度学习
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《分析测试学报》 2026 (8)
1687-1696,10
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