Xây dựng phần mềm tự động định lượng tế bào ung thư phổi ứng dụng thị giác máy tính

Việc ứng dụng thị giác máy tính vào quá trình đếm tế bào mang đến một bước tiến mới trong tự động hóa, giúp xử lý và phân tích hình ảnh trong thời gian ngắn, vượt trội hơn hẳn so với các phương pháp thủ công truyền thống. Sau khi được huấn luyện đầy đủ, mô hình có thể hoạt động hoàn toàn tự động, giảm thiểu tối đa sự can thiệp của con người, là một yếu tố then chốt trong việc nâng cao hiệu suất và độ ổn định của quy trình. Bên cạnh đó, các mô hình thị giác máy tính cho phép đếm nhanh và chính xác số lượng tế bào ngay cả trong các mẫu có mật độ cao hoặc hình ảnh có cấu trúc phức tạp. Các mô hình này có thể nhận diện chính xác các tế bào, kể cả trong các mẫu khó, nếu được huấn luyện đúng cách. Việc thay thế thao tác thủ công bằng mô hình học máy giúp tránh được những sai sót do mệt mỏi, chủ quan hoặc thiếu tập trung trong quá trình đếm. Một thách thức sáng tạo đi kèm là cần xây dựng tập dữ liệu huấn luyện phong phú và đa dạng để mô hình hoạt động hiệu quả, đây cũng là điểm nhấn cho tính mới về mặt kỹ thuật mở ra cơ hội nghiên cứu và phát triển các kiến trúc mô hình linh hoạt và thích ứng hơn trong tương lai.

Dựa trên cơ sở lý thuyết và các công trình nghiên cứu đã được công bố về định lượng tế bào cũng như ứng dụng của thị giác máy tính trong lĩnh vực này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một chương trình tự động tính toán khả năng sống của tế bào. Chương trình sử dụng các mô hình thị giác máy tính hiện đại gồm YOLOv5m, YOLOv8m và YOLOv10m, được huấn luyện để thực hiện các tác vụ nhận dạng, phân loại và đếm số lượng tế bào sống và tế bào chết trong hình ảnh thu được từ Hemocytometer. Chương trình được lập trình bằng ngôn ngữ Python, tích hợp giao diện đồ họa (GUI) thân thiện với người dùng, hỗ trợ cài đặt và sử dụng dễ dàng trên hệ điều hành Windows – nền tảng phổ biến trong các phòng thí nghiệm và cơ sở nghiên cứu. Khả năng đếm tự động giúp rút ngắn đáng kể thời gian thao tác so với phương pháp thủ công. Độ chính xác của mô hình đạt trên 80% trên tập kiểm thử, đồng thời cho thấy sai số nhỏ khi so sánh với kết quả thu được từ phương pháp thủ công bằng Hemocytometer.

Việc phát triển chương trình đếm tế bào tự động mang lại nhiều lợi ích kinh tế - xã hội rõ rệt, đặc biệt trong bối cảnh nhu cầu định lượng tế bào ngày càng gia tăng trong y sinh, công nghệ sinh học và dược phẩm. Tự động hóa quá trình đếm tế bào giúp giảm thiểu thời gian thao tác thủ công, từ đó tiết kiệm chi phí vận hành, đặc biệt là trong các phòng thí nghiệm có tần suất làm việc cao Loại bỏ các yếu tố sai lệch do thao tác thủ công như mệt mỏi, thiếu tập trung hoặc thiếu kinh nghiệm của người vận hành, góp phần nâng cao chất lượng dữ liệu và tính nhất quán trong nghiên cứu. Chương trình có thể chạy tốt trên các máy tính phổ thông, kể cả những thiết bị có cấu hình thấp và đã cũ, giúp các đơn vị không cần đầu tư thêm vào phần cứng đắt tiền, từ đó tối ưu hóa chi phí hạ tầng. Nhờ tính linh hoạt và khả năng tích hợp dễ dàng, chương trình có thể được triển khai tại nhiều loại hình phòng thí nghiệm khác nhau. Đồng thời, thúc đẩy đổi mới công nghệ trong y sinh học: Việc áp dụng các mô hình AI và thị giác máy tính như YOLO vào công tác định lượng tế bào góp phần thúc đẩy quá trình chuyển đổi số và hiện đại hóa trong lĩnh vực y tế và công nghệ sinh học.