ISMRM大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)
文 | 硅星聞
六月，最重要的國(guó)際MR會(huì)議之一落下帷幕，展現(xiàn)了全球磁共振領(lǐng)域?qū)＜业乃伎迹约半y以忽視的風(fēng)向：AI全方位降臨，推進(jìn)MR在各個(gè)方向上變得更加普及、高效。
在今年的ISMRM（International Society for Magnetic Resonance in Medicine，國(guó)際磁共振醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)）上，我們觀察到以下三大趨勢(shì)：
● AI與磁共振的緊密結(jié)合，能力邊界拓展；
● 生成式AI的潛力受關(guān)注；
● 針對(duì)提升病人體驗(yàn)、推動(dòng)MR環(huán)境友好的探索。
隨著AI技術(shù)的進(jìn)步，這一醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最重要的影像模態(tài)正在不斷進(jìn)化。
AI與MR：加速圖像生成、結(jié)果分析
隨著這半年來ChatGPT掀起的AI狂潮，在磁共振領(lǐng)域的人工智能應(yīng)用也不斷涌現(xiàn)新進(jìn)展，推動(dòng)磁共振在效率、效果、流程優(yōu)化等多方面加速進(jìn)化。
本次大會(huì)上，AI與醫(yī)學(xué)影像結(jié)合的進(jìn)展也獲得了廣泛關(guān)注。根據(jù)在大會(huì)發(fā)布的一項(xiàng)研究，一種相對(duì)較新的超快速M(fèi)RI協(xié)議（wave-CAIPI）可以將癡呆的診斷掃描時(shí)間縮短66%。
研究人員指出，這些發(fā)現(xiàn)必定能改善患者的診斷過程。他們寫道：“我們利用Wave-CAIPI實(shí)現(xiàn)的超快速協(xié)議在保持臨床實(shí)用性的同時(shí)，將癡呆的診斷掃描時(shí)間從約18分鐘縮短到不到6分鐘，潛力可觀。”該研究由英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院的Haroon Chughtai博士及其同事完成。
深透醫(yī)療（Subtle Medical）與華盛頓大學(xué)的研究者也匯報(bào)了其研究結(jié)果：他們成功通過深透醫(yī)療旗下的SubtleMR產(chǎn)品，進(jìn)一步將Wave-CAIPI的加速潛力轉(zhuǎn)化為實(shí)際臨床應(yīng)用。研究表明，AI可以提升Wave-CAIPI序列的效率和質(zhì)量，將其引入臨床血管壁成像。
可以說，如今AI已經(jīng)從理論發(fā)展到成為MRI專家的臨床輔助工具。而除了顯而易見的診斷端，本次的ISMRM大會(huì)上，我們也可以看到從上游、輔助等方向上，AI正在全方位地幫助MR“進(jìn)化”。
比如上文提到的深透醫(yī)療，本次在ISMRM上帶來了六項(xiàng)新技術(shù)進(jìn)展。它將人工智能與醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)結(jié)合，從上游、即圖像生成過程切入。這家起源于硅谷、目前全球領(lǐng)先的AI醫(yī)學(xué)影像企業(yè)開發(fā)了首個(gè)獲FDA、歐洲CE、中國(guó)NMPA批準(zhǔn)的AI醫(yī)學(xué)影像產(chǎn)品SubtleMR，加速 MRI 成像過程 4-10 倍，并保證診斷級(jí)別的精確度。
深透醫(yī)療在ISMRM大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)展示技術(shù)方案
本次大會(huì)上，深透醫(yī)療展示的技術(shù)進(jìn)展包括創(chuàng)新性的磁共振（MR）圖像配準(zhǔn)方法、基于人工智能的圖像去噪和超分辨率技術(shù)，以及先進(jìn)的圖像合成方法。近10篇科研報(bào)告及多篇合作報(bào)告在大會(huì)上展出。
“作為目前全球部署量最大的AI醫(yī)學(xué)影像企業(yè)之一，深透醫(yī)療團(tuán)隊(duì)革命性地改變了醫(yī)學(xué)成像的速度、為醫(yī)療系統(tǒng)提升能效，未來將持續(xù)投入研發(fā)資源及分享研究結(jié)果，幫助改善患者護(hù)理和優(yōu)化磁共振成像（MRI）的效率。”深透醫(yī)療創(chuàng)始人及CEO宮恩浩博士表示。
另一個(gè)例子是飛利浦本次大會(huì)上宣布的新AI算法VitaLenz，能夠自動(dòng)檢測(cè)MRI掃描中的偽影。這是一個(gè)實(shí)時(shí)目標(biāo)檢測(cè)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN），可以作為一種輔助MR操作員的方法。不難看出，AI在臨床MRI掃描中可以再加速、質(zhì)控、增強(qiáng)、檢測(cè)等多方面提升影像質(zhì)量與效率。
“MR加速技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)在MR生產(chǎn)力方面產(chǎn)生了重大變革，而人工智能的整合更有望將MR工作流程和圖像獲取加速。 然而，操作員輔助技術(shù)仍舊缺失。因此，飛利浦的團(tuán)隊(duì)探索了填補(bǔ)這一空白的方法，也就是VitaLenz，”飛利浦的MR臨床顧問喬爾貝蒂（Joel Batey）表示，“隨著新的加速圖像獲取技術(shù)的開發(fā)和生產(chǎn)力需求的增加，同時(shí)也必須開發(fā)出能夠輔助MR影像人員的技術(shù)。”
除此之外，大會(huì)也聚焦了影像組學(xué)/放射組學(xué)（Radiomics) 的進(jìn)展，這一概念是指從醫(yī)學(xué)圖像中提取半定量和/或定量特征，以開發(fā)預(yù)測(cè)和/或預(yù)后模型，成為幫助診斷可以發(fā)現(xiàn)的工具。
近年來，放射組學(xué)熱度攀升，過去十年已經(jīng)有超過7700項(xiàng)研究發(fā)表。這一方法被應(yīng)用于身體的不同部位，包括心臟、肺部和乳腺等區(qū)域。
一項(xiàng)于2020年發(fā)表的研究發(fā)現(xiàn)，基于CT的放射組學(xué)能夠準(zhǔn)確檢測(cè)睪丸生殖細(xì)胞瘤的良性和惡性組織病理學(xué)。今年2月，一項(xiàng)發(fā)表在Radiography上的研究結(jié)果表明，一種分析動(dòng)態(tài)增強(qiáng)對(duì)比（DCE）MRI圖像上放射組學(xué)特征的機(jī)器學(xué)習(xí)算法顯示出在區(qū)分良性和惡性乳腺病變方面具有潛力。
不過在MR與AI結(jié)合大背景下，影像組學(xué)的一致性問題仍舊較為突出，在未來推進(jìn)臨床應(yīng)用方面也仍舊面臨一些挑戰(zhàn)。
“近年來，我們也見到了一些質(zhì)量較差、缺乏臨床意義的研究。放射組學(xué)無疑已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在臨床中了，但在它成為真正的標(biāo)準(zhǔn)之前，需要標(biāo)準(zhǔn)化和更高質(zhì)量的研究。”德國(guó)維爾茨堡大學(xué)醫(yī)院的Bettina Baessler博士在國(guó)際磁共振醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)（ISMRM）年會(huì)演講時(shí)表示。
他指出了幾項(xiàng)能夠幫助避免操作員偏見、過度擬合等問題的方式，比如使用盡可能簡(jiǎn)單的模型；不使用過多的特征，以免結(jié)果偏離；盡可能使用自動(dòng)化方法，避免操作員偏見；使用最具代表性的相關(guān)聚類等。
生成式AI或?qū)⑻嵘绊懥?/p>
其次，生成式人工智能的潛力備受關(guān)注。
“不管是從放射組學(xué)的發(fā)展、圖像質(zhì)量的提升、還是工作流程優(yōu)化等方向來說，生成式AI的影響都難以忽視。”
五月，根據(jù)發(fā)表在《放射學(xué)》（Radiology）期刊上的兩項(xiàng)新研究，最新版本的ChatGPT通過了類似于放射學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的考試，凸顯了大型語言模型的潛力，但也揭示了限制問題，這些問題妨礙了其可靠性。
“像ChatGPT這樣的大型語言模型的使用正在迅速增加，并且將會(huì)繼續(xù)增加，”該研究的主要作者、多倫多加拿大多倫多綜合醫(yī)院（Toronto General Hospital）的腹部放射科醫(yī)生兼技術(shù)負(fù)責(zé)人Rajesh Bhayana博士說道。
“這一研究在放射學(xué)領(lǐng)域中使用ChatGPT提供了一些指導(dǎo)，突顯了大型語言模型的巨大潛力，以及當(dāng)前存在的使其不可靠的限制及問題。”Rajesh Bhayana博士表示。
上文提到的深透醫(yī)療可以說是將生成式人工智能應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像的最早實(shí)踐者之一。其核心業(yè)務(wù)為利用AI加速M(fèi)RI、PET成像速度，并提升成像質(zhì)量。這個(gè)過程就是利用生成式AI處理原始數(shù)據(jù)獲取合成數(shù)據(jù)，再根據(jù)合成數(shù)據(jù)重構(gòu)MRI、PET影像。
美國(guó)最大醫(yī)學(xué)影像中心聯(lián)盟RadNet 首席技術(shù)官 Lawrence Tanenbaum也在會(huì)場(chǎng)強(qiáng)調(diào)了AI在MRI臨床影像中的重要作用。RadNet此前收購了兩家AI公司將其AI產(chǎn)品引入乳腺影像和前列腺檢查中。“而在MRI領(lǐng)域，基于AI的影像重建和增強(qiáng)是當(dāng)前最前沿的創(chuàng)新。”，他強(qiáng)調(diào)，“基于圖像的影像加速產(chǎn)品，例如深透醫(yī)療的軟件，可以應(yīng)用到全集團(tuán)所有設(shè)備上，是不可或缺的解決方案。
未來的磁共振：一站式圖像中心？
另一個(gè)值得關(guān)注的趨勢(shì)是，磁共振作為醫(yī)療領(lǐng)域最重要的圖像獲取方式之一，也在迎來進(jìn)一步的升級(jí)和整合，其目標(biāo)既有提升效能、給病人帶來更好地體驗(yàn)，也有減少對(duì)環(huán)境的污染等長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)。
比如未來的“一站式圖像中心”通常，在手術(shù)前，這些患者需要進(jìn)行多次圖像檢查，耗時(shí)耗力，流程復(fù)雜。
而根據(jù)在國(guó)際磁共振醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)（ISMRM）年會(huì)上的研究報(bào)告，混合PET/MRI成像最終可能成為癌癥患者圖像檢查的“一站式”解決方案。
會(huì)議上，來自紐約大學(xué)朗格內(nèi)醫(yī)學(xué)中心（Langone Medical Center）的Hersh Chandarana醫(yī)生討論了在他所在的醫(yī)院中使用混合成像方法的情況。他表示，該方法在多種腹部盆腔惡性腫瘤（如淋巴瘤、結(jié)直腸惡性腫瘤、婦科惡性腫瘤和前列腺癌）方面顯示出了潛力。
癌癥影像學(xué)中同時(shí)使用PET和MRI掃描儀，PET/MRI混合掃描儀大約在12年前出現(xiàn)，可以提供來自多參數(shù)的MRI腫瘤評(píng)估結(jié)果，以及來自PET的互補(bǔ)生理信息。因此，在處理過程中，通過軟件將圖像融合在一起，這種方法為臨床醫(yī)生提供了不僅僅通過單一方法可能實(shí)現(xiàn)的診斷價(jià)值。
比如一個(gè)宮頸癌病例。最初，患者接受了MRI檢查，結(jié)果顯示癌癥已經(jīng)擴(kuò)散到宮頸以外的部位。此后還進(jìn)行了CT掃描，結(jié)果不確定。最終進(jìn)行了PET/MRI檢查，提供了進(jìn)行手術(shù)分期所需的詳細(xì)信息。這個(gè)例子說明了“一站式”方法的概念，Chandarana指出，在這些情況下，單個(gè)PET/MRI檢查（而且可能更快、輻射劑量更低）有可能取代這兩個(gè)獨(dú)立的成像檢查。最終，“圣杯”是開發(fā)出算法，提供同時(shí)定量的PET/MRI數(shù)據(jù)，可以用于更好地表征腫瘤，不僅用于腫瘤手術(shù)分期，還可能幫助指導(dǎo)和監(jiān)測(cè)個(gè)體化患者治療。
"我們可以利用MRI相對(duì)于CT提供的優(yōu)越軟組織對(duì)比度，為腫瘤分期提供支持，然后我們可以思考如何結(jié)合MRI和PET來從PET中獲取更多信息，以更好地了解腫瘤。"他總結(jié)道。
而這樣的一站式平臺(tái)，也可能并非物理上的PET/MRI融合機(jī)器，是整合了多種影像模態(tài)的第三方軟件平臺(tái)。上文提到的深透醫(yī)療的多個(gè)醫(yī)學(xué)影像模態(tài)技術(shù)也搭建起了一個(gè)完整的醫(yī)學(xué)影像平臺(tái)，除了 MR 設(shè)備外，深透產(chǎn)品還涵蓋 PET、CT、SPECT、X 光等多種影像檢查。比如其產(chǎn)品在中美多家頭部醫(yī)院和影像中心優(yōu)化最高端PET/MR設(shè)備的質(zhì)量和效率。作為能夠拿到第一手影像數(shù)據(jù)的 AI 廠商，深透醫(yī)療還有更大的潛力整合工作流應(yīng)用，比如上游的非圖像信息應(yīng)用，下游的定量化分析應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)端到端上下游整體優(yōu)化。
目前，深透醫(yī)療的一系列產(chǎn)品已經(jīng)在全球數(shù)百家醫(yī)院和影像中心臨床使用，實(shí)現(xiàn)商務(wù)落地和按例付費(fèi)的新模式，是AI醫(yī)學(xué)影像加速優(yōu)化領(lǐng)域的頭部企業(yè)。
未來的磁共振：更安全、更廣泛、更少污染
最后，有關(guān)MR的探索還在更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景、檢查安全性及病人的檢查體驗(yàn)、環(huán)境友好等領(lǐng)域不斷深入。
大會(huì)上，西班牙學(xué)者Teresa Guallart-Naval的研究顯示，未來低場(chǎng)低成本磁共振也將是MR發(fā)展的重點(diǎn)方向，未來可以將磁共振影像更高效引入中風(fēng)、重癥等臨床工作流應(yīng)用開啟新的可能性。
該團(tuán)隊(duì)指出，低場(chǎng)強(qiáng)、便攜式MRI適用于各種應(yīng)用，除重癥臨床外，還可以在偏遠(yuǎn)地區(qū)或醫(yī)療資源匱乏的地方進(jìn)行即時(shí)檢查、在急診醫(yī)學(xué)和創(chuàng)傷評(píng)估、以及體育醫(yī)學(xué)和現(xiàn)場(chǎng)傷情評(píng)估等場(chǎng)景使用，甚至在獸醫(yī)學(xué)和動(dòng)物成像領(lǐng)域等發(fā)揮作用。
據(jù)悉，便攜MRI設(shè)備廠商如Hyperfine、瑞加圖等也已與深透醫(yī)療等軟件AI公司合作推動(dòng)影像加速增強(qiáng)進(jìn)入到便攜設(shè)備的臨床場(chǎng)景中。
檢查安全性方面，在接受Auntminnie采訪時(shí)，Aspect Imaging的教育及培訓(xùn)總監(jiān)John Posh表示，隨著現(xiàn)代MR使用的磁場(chǎng)能量提升、更多不同MR機(jī)器的出現(xiàn)、MR機(jī)器步入不同的醫(yī)療場(chǎng)景，對(duì)安全的訓(xùn)練及關(guān)注也需要隨之提升。
再比如，一項(xiàng)研究結(jié)果表示，通過在進(jìn)行磁共振成像之前進(jìn)行在線篩查以檢測(cè)患者安全問題，能有效減少工作流程延遲。
據(jù)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的演講者兼研究助理Sheena Chu表示，通過在線篩查，還可以減少患者在辦理入院手續(xù)后的取消情況。所有接受磁共振成像的患者在檢查前都要進(jìn)行安全篩查，包括評(píng)估任何植入的醫(yī)療器械。如果這些信息不完整，檢查可能會(huì)延遲或取消，這會(huì)影響科室的工作流程。
她表示：“通過在線篩查，我們看到患者在開始預(yù)約時(shí)進(jìn)行安全篩查所需的時(shí)間減少了，這樣我們就能按時(shí)安排預(yù)約。在患者抵達(dá)后，我們也發(fā)現(xiàn)取消情況有所減少，這對(duì)患者護(hù)理非常有益。”
環(huán)境影響方面，國(guó)際磁共振醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)（ISMRM）會(huì)議上初步研究的結(jié)果表明，醫(yī)院廢水中發(fā)現(xiàn)的MRI和CT造影劑殘留物的數(shù)量能夠減少。
這些研究結(jié)果來自國(guó)際MRI放射技師和技術(shù)人員學(xué)會(huì)（ISMRT），由意大利米蘭大學(xué)的Moreno Zanardo博士進(jìn)行了展示。一項(xiàng)名為Greenwater的新研究將在12個(gè)月的時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)從門診患者收集的尿液中可回收的碘化物（ICAs）和釓基造影劑（GBCAs）的數(shù)量，這些尿液是在接受造影劑注射后的一小時(shí)內(nèi)收集的。
無論是GBCAs還是ICAs，它們?cè)诨颊唧w內(nèi)通過尿液排出，并且不被代謝；患者接受CT或MRI檢查后，通過收集患者尿液并以有意的方式處理，可以回收造影劑廢料。
另一方面，深透醫(yī)療旗下的SubtleMR對(duì)影像時(shí)長(zhǎng)的優(yōu)化，SubtleGAD對(duì)造影劑的劑量?jī)?yōu)化，SubtlePET對(duì)核素藥劑輻射劑量的優(yōu)化，這些技術(shù)都可以有效降低影像的臨床使用門檻，提升影像的臨床價(jià)值，優(yōu)化影像資源走向更環(huán)保更可持續(xù)發(fā)展。在ISMRM期間針對(duì)提升影像工作流程的Aunt Minnie專題報(bào)道中，斯坦福大學(xué)的Greg Zaharchuk教授也介紹了AI已經(jīng)在提升效率和減小劑量方面成為了臨床重要的工具。
Zaharchuk表示，他與深透醫(yī)療的科學(xué)家和工程師合作，利用AI軟件來減少釓基造影劑在增強(qiáng)MRI檢查中的使用，同時(shí)保持出色的圖像質(zhì)量。他表示，他們的深度學(xué)習(xí)方法學(xué)會(huì)了從零劑量和低劑量圖像中近似全劑量掃描，從而可以減少釓劑劑量90%而不損害診斷質(zhì)量。 “AI已經(jīng)成為提高放射學(xué)效率的手段，特別是在運(yùn)行掃描儀成本高昂的MRI領(lǐng)域。這項(xiàng)技術(shù)使醫(yī)學(xué)成像更快速，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低劑量檢查。”
目前，作為一項(xiàng)能夠高度敏感地檢測(cè)可疑病變的技術(shù)， MRI的使用在很多地方仍然受到限制。根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）2008年的一份報(bào)告，大約有90%的全球人口因?yàn)楦甙旱馁M(fèi)用和醫(yī)療不平等問題而無法獲得MRI檢查。
這一點(diǎn)也在本次大會(huì)的主席演講中再次被強(qiáng)調(diào)，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的詹姆斯派普（James Pipe）博士在國(guó)際磁共振醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)（ISMRM）年會(huì)上發(fā)表的主席演講中表示：“我們要始終關(guān)注，如何通過更簡(jiǎn)單、個(gè)性化的協(xié)議使MRI更有價(jià)值、更易獲取？即使自動(dòng)化技術(shù)如人工智能迅速崛起，放射科醫(yī)生和技師在有效、安全的磁共振成像和提供個(gè)性化護(hù)理方面仍然扮演著關(guān)鍵角色。”
"你們?cè)谄渲芯哂泻艽笥绊懥Γ?quot;派普對(duì)這些全球放射科醫(yī)生和專家說道，"你們是其中的核心因素。"
像人工智能這樣的先進(jìn)技術(shù)可能會(huì)導(dǎo)致更快的掃描時(shí)間和更大的患者量，Pipe表示，他鼓勵(lì)放射科醫(yī)師和技術(shù)人員擁抱這些變化。
他總結(jié)道：“它（人工智能）將幫助你解決許多問題。學(xué)會(huì)如何使用它將使你更強(qiáng)大。”
不難想象，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，這一重要的醫(yī)療技術(shù)將在全球范圍內(nèi)得到更廣泛和更容易的應(yīng)用，從而提升全球病人可獲取的醫(yī)療資源，為人類更加健康、長(zhǎng)壽的未來做出貢獻(xiàn)。
