全球領先的數學計算軟件開發商 MathWorks 今日宣布，香港中文大學（下文簡稱：港中大）一支研究團隊采用 MATLAB®、Medical Imaging Toolbox™ 和 Image Processing Toolbox™ 加速了生物醫學圖像處理工作流程。借助 MathWorks 的軟件，研究人員高效地對萬億體素級別的圖像進行了分割和分析，以往這些任務需要高端計算基礎設施和大量手動編程。此次突破使研究人員能夠在極短的時間內處理海量數據集，為實時診斷鋪平了道路，將有望顯著提升臨床決策能力。

港中大開發了有效探索和繪制生物結構和分子組成的方法。該方法開發的核心在于圖像處理，它需要能夠靈活處理多維圖像和大型體素數據集。為此，由港中大醫學院化學病理學系臨床助理教授黎曦明教授帶領的團隊，廣泛使用 MATLAB®、Medical Imaging Toolbox™ 和 Image Processing Toolbox™ 中的功能。MATLAB 中的 Cellpose 算法和 blockedImage 函數使研究人員能夠在單個腳本中完成圖像處理與分割，從而加速萬億體素圖像的分割與分析。使用 blockedImage 可將大圖像解析為更小的堆棧，從而無需昂貴的高端計算機，并減少編程時間和錯誤。

約 800 GB 的小鼠全腦數據集，在 MATLAB 中使用 cellpose 進行分割，并繪制每個細胞中心點的散點圖。

“我們選擇了 MATLAB 是因為希望在一個單一環境中完成整個流程，”黎教授表示。“其編程環境提供了簡化的流程、全面的文檔以及可靠的技術支持，使我們能夠有效處理龐大的數據集。MATLAB 中 blockedImage 和 cellpose 非常契合我們的工作流，因為在其他經典的圖像處理算法之外，我們還希望在單個腳本中同時進行圖像處理和分割。這個工作流程讓原本艱巨的細胞分割任務變得可能，且無需投入大量的人力。”

在港中大發表在“Nature”的最新研究中，他們有兩個使用 MATLAB 中的 cellpose 進行分析的 3D 圖像數據集。其中一個有 10 萬億體素和 28 個通道，代表約 100 萬個細胞，需要進行分割和細胞分型分析。第二個數據集是約 800 GB 的小鼠全腦圖像，需要對神經元體進行全局分割，并配準到艾倫腦圖譜。

黎教授團隊使用 MATLAB 中的 cellpose 對經過閾值處理和背景扣除的圖像進行分割，并借助 blockedImage 獲得細胞掩膜，然后分析每個細胞的分子表達譜。獲得 3D 28 重圖像的細胞掩膜后，就能夠分析25個選定標記的免疫染色強度，這些標記用于細胞類型分類，所有操作均在 MATLAB 中的單個腳本中完成。

港中大希望將這項技術進一步推廣到臨床應用中，實時圖像處理將帶來更高效的患者診斷。MathWorks 中國區醫療行業首席技術官單博表示：“巨幅圖像尤其是高分辨率病理顯微切片的處理，對于存儲和計算都是巨大的挑戰。港中大的解決方法采用了 blockedImage 針對巨幅圖像處理的功能，從低分辨率圖像中提取掩膜 ROI 區域，從而大大降低了計算量；隨后基于 blockedImage 巨幅圖像處理的框架，采用 cellpose 的 AI 模型進行分割和處理。這使原本艱巨的挑戰變為現實。非常榮幸，MATLAB 能在這樣高水平的生物醫學創新研究中出一份力。” 

MathWorks 生物科學專家及學術支持工程團隊提供的全方位支持對于項目的成功至關重要。MathWorks 中國區教育行業總負責人李慶節強調：“這正是 MathWorks 教育團隊對全校園授權（Campus-Wide License）的合作高校進行科研支持的典型案例，充分體現了我們在中國高校教學與科研項目中所秉承的‘道（把復雜問題簡單化的計算思維）、法（運用AI進行跨學科的數據驅動范式）、術（技巧）、器（工具箱與技術）、人（本地與總部技術團隊）’五位一體的技術支持理念。我們期待未來能與更多研究人員開展合作。”

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MathWorks 是數學計算軟件領域世界領先的開發商。來自該公司的 MATLAB 被稱為“科學家和工程師的語言”，是一個集算法開發、數據分析、可視化和數值計算于一體的編程環境。Simulink 則是一個模塊化建模環境，面向多域和嵌入式工程系統的仿真和基于模型的設計。這些產品服務于全球工程師和科學家，幫助他們加快步伐，在汽車、航空航天、通信、電子、工業自動化及其他各行各業更快地實現發明、創新和開發。MATLAB 和 Simulink 產品是全球眾多頂級大學和學術機構的基本教研工具。MathWorks 創建于 1984 年，總部位于美國馬薩諸塞州的內蒂克市（Natick, Massachusetts），在全球擁有 34 個分支機構，共有 6,500 多名員工。有關詳細信息，請訪問cn.mathworks.com。

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