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核心提示：“還原影像片真實(shí)模樣”，將真理能譜圖像技術(shù)和CT斷層數(shù)據(jù)圖像復(fù)原技術(shù)相結(jié)合
大夫，請(qǐng)問我這個(gè)病是個(gè)什么情況？是良性還是惡性的啊？”“我這個(gè)病跑了好幾個(gè)醫(yī)院了，每次診斷結(jié)果都不一致，這是怎么回事呢？”“請(qǐng)問我經(jīng)過治療后還會(huì)再?gòu)?fù)發(fā)嗎，我還能活多久��？”這些經(jīng)常由患者向臨床醫(yī)師提出的棘手問題，一般也會(huì)發(fā)生在放射醫(yī)生的會(huì)診閱片中。
要回答上述問題，除了“病理”這項(xiàng)診斷金標(biāo)準(zhǔn)，CT檢查也發(fā)揮了重大作用。CT成像的基本原理是X線束照射人體不同檢查部位的組織、器官，因其密度、厚度等差別產(chǎn)生不同的衰減，導(dǎo)致探測(cè)器接收衰減后的x射線，經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)化處理成不同的灰階的相應(yīng)的人體組織、器官的CT圖像。當(dāng)患者體內(nèi)組織發(fā)生病變后，其不同密度的病理組織同樣能被CT設(shè)備所檢出，這就是CT能夠檢出病變的基本原理。
一般來說，CT作為診斷工具，其圖像質(zhì)量是幫助醫(yī)生做診斷的核心指標(biāo)。也因此，CT影像的發(fā)展一般沿著如何在降低輻射的同時(shí)、提高圖像質(zhì)量。為此，行業(yè)的頭部玩家們們紛紛致力于將深度學(xué)習(xí)、能譜成像等先進(jìn)技術(shù)引入CT，以提升其效能。
據(jù)GE醫(yī)療中國(guó)首席技術(shù)官孫旭光介紹，CT影像大體已經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展：從最早的濾波反投影階段，圖像類似早年的電視模擬信號(hào)，有許多雪花和噪聲；到第二階段逐漸迭代，模擬信號(hào)慢慢變成高清信號(hào)；2019年之后的第三階段引入了深度學(xué)習(xí)算法，直觀效果“就好像電視現(xiàn)在都進(jìn)入4K、8K時(shí)代”，可以看到更多細(xì)節(jié)、更好的組織邊界，以及更低的噪聲。
由GE醫(yī)療自主研發(fā)而成的TrueFidelity™ GSI便是這一思路的重要體現(xiàn)，其主張要“還原影像片真實(shí)模樣”，將真理能譜圖像技術(shù)和CT斷層數(shù)據(jù)圖像復(fù)原技術(shù)相結(jié)合。該技術(shù)在今年9月舉辦的世界人工智能大會(huì)上得到了集中展示。
據(jù)悉，TrueFidelity™是GE醫(yī)療的深度學(xué)習(xí)圖像重建系統(tǒng)，與傳統(tǒng)算法相比，TrueFidelity™能通過持續(xù)學(xué)習(xí)高劑量下的高清影像，配合GE醫(yī)療相關(guān)的硬件技術(shù)，能將低輻射劑量下獲得的原始數(shù)據(jù)重建成高質(zhì)量的圖像，還原圖像真相。
而GSI則是一種能譜成像技術(shù)，它突破了常規(guī)CT只有單一的CT值這一參數(shù)的邊界，可以提高細(xì)小結(jié)構(gòu)的顯示，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)CT難以發(fā)現(xiàn)的病灶，對(duì)物質(zhì)成分進(jìn)行鑒別，做出更精確的良惡性定性診斷，并可以進(jìn)行物質(zhì)成分的定量分析和追蹤。“舉一個(gè)著名的例子，用CT圖像去掃描一杯水，我們看到的只是水；但用CT的能譜成像就可以看到這杯水是糖水還是鹽水，得到更豐富的信息。”
能譜成像（GSI）與深度學(xué)習(xí)架構(gòu)相結(jié)合的TrueFidelity™ GSI，則是要助力Apex CT設(shè)備無論常規(guī)掃描還是能譜掃描的原始數(shù)據(jù)中，均可根據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果對(duì)噪聲進(jìn)行自主判斷，特別是針對(duì)腫瘤早期病變，TrueFidelity™ GSI讓輕度強(qiáng)化病灶與周邊組織結(jié)構(gòu)的區(qū)分更加清晰，從而協(xié)助臨床為患者前移重疾早診早治時(shí)間窗口。據(jù)悉，該技術(shù)還采用了高低壓瞬間切換的技術(shù)方法，以精準(zhǔn)控制球管的曝光，幫助醫(yī)生減少視覺疲勞，進(jìn)而也有利于疾病的精準(zhǔn)診斷。
通俗地理解，AI算法（深度學(xué)習(xí)）幫助提高圖像質(zhì)量，能譜技術(shù)幫助發(fā)現(xiàn)更多病灶細(xì)節(jié)，二者“buff疊加”，幫助CT發(fā)揮最大的功能，以解決更多復(fù)雜的臨床問題；另外，也讓原本由于特殊體型的原因，無法進(jìn)行能譜CT檢查的病人，也能獲得高質(zhì)量的能譜檢查圖像。
“舉例來說，如果要做一個(gè)腫瘤活檢，但腫瘤內(nèi)部成分其實(shí)是不均勻的，若在腫瘤內(nèi)部取一個(gè)區(qū)域的生化組織做活檢，未必能得到最準(zhǔn)確的結(jié)果”。也因此，活檢勢(shì)必要依賴于其他的輔助診斷手段。TrueFidelity™ GSI則提供了對(duì)應(yīng)的解決方案，即“基于更精確的影像信息，幫助病理活檢采集到真正所需部分的組織樣本”，以期得到更精準(zhǔn)的腫瘤診斷結(jié)果。
目前，TrueFidelity™ GSI技術(shù)已通過中國(guó)NMPA認(rèn)證，搭載該技術(shù)的相關(guān)設(shè)備也已在上海瑞金醫(yī)院使用，正逐步推廣中。孫旭光也表示，這只是AI技術(shù)在醫(yī)療影像領(lǐng)域應(yīng)用的冰山一角，他認(rèn)為，未來AI技術(shù)還可以更好地幫助整個(gè)醫(yī)療技術(shù)發(fā)展，不光是診斷，甚至是治療，譬如越來越多的微創(chuàng)手術(shù)應(yīng)用，其理念都是讓患者受到最少傷害的情況下得到治療，這些都有賴于智能影像技術(shù)的發(fā)展。
可以肯定的是，AI技術(shù)為我們帶來的不僅僅是觸手可及的便利，更加速傳統(tǒng)的醫(yī)療場(chǎng)景轉(zhuǎn)型與落地，讓醫(yī)療資源實(shí)現(xiàn)了效果最大化，更提升了人們的健康水平，改善患者的預(yù)后效果。而隨著以TrueFidelity™ GSI技術(shù)為例的更多AI技術(shù)問世，AI“邂逅”腫瘤診治、精準(zhǔn)醫(yī)療，也將引來新一輪醫(yī)學(xué)革命。
要回答上述問題，除了“病理”這項(xiàng)診斷金標(biāo)準(zhǔn)，CT檢查也發(fā)揮了重大作用。CT成像的基本原理是X線束照射人體不同檢查部位的組織、器官，因其密度、厚度等差別產(chǎn)生不同的衰減，導(dǎo)致探測(cè)器接收衰減后的x射線，經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)化處理成不同的灰階的相應(yīng)的人體組織、器官的CT圖像。當(dāng)患者體內(nèi)組織發(fā)生病變后，其不同密度的病理組織同樣能被CT設(shè)備所檢出，這就是CT能夠檢出病變的基本原理。
一般來說，CT作為診斷工具，其圖像質(zhì)量是幫助醫(yī)生做診斷的核心指標(biāo)。也因此，CT影像的發(fā)展一般沿著如何在降低輻射的同時(shí)、提高圖像質(zhì)量。為此，行業(yè)的頭部玩家們們紛紛致力于將深度學(xué)習(xí)、能譜成像等先進(jìn)技術(shù)引入CT，以提升其效能。
據(jù)GE醫(yī)療中國(guó)首席技術(shù)官孫旭光介紹，CT影像大體已經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展：從最早的濾波反投影階段，圖像類似早年的電視模擬信號(hào)，有許多雪花和噪聲；到第二階段逐漸迭代，模擬信號(hào)慢慢變成高清信號(hào)；2019年之后的第三階段引入了深度學(xué)習(xí)算法，直觀效果“就好像電視現(xiàn)在都進(jìn)入4K、8K時(shí)代”，可以看到更多細(xì)節(jié)、更好的組織邊界，以及更低的噪聲。
由GE醫(yī)療自主研發(fā)而成的TrueFidelity™ GSI便是這一思路的重要體現(xiàn)，其主張要“還原影像片真實(shí)模樣”，將真理能譜圖像技術(shù)和CT斷層數(shù)據(jù)圖像復(fù)原技術(shù)相結(jié)合。該技術(shù)在今年9月舉辦的世界人工智能大會(huì)上得到了集中展示。
記者現(xiàn)場(chǎng)拍攝
據(jù)悉，TrueFidelity™是GE醫(yī)療的深度學(xué)習(xí)圖像重建系統(tǒng)，與傳統(tǒng)算法相比，TrueFidelity™能通過持續(xù)學(xué)習(xí)高劑量下的高清影像，配合GE醫(yī)療相關(guān)的硬件技術(shù)，能將低輻射劑量下獲得的原始數(shù)據(jù)重建成高質(zhì)量的圖像，還原圖像真相。
而GSI則是一種能譜成像技術(shù)，它突破了常規(guī)CT只有單一的CT值這一參數(shù)的邊界，可以提高細(xì)小結(jié)構(gòu)的顯示，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)CT難以發(fā)現(xiàn)的病灶，對(duì)物質(zhì)成分進(jìn)行鑒別，做出更精確的良惡性定性診斷，并可以進(jìn)行物質(zhì)成分的定量分析和追蹤。“舉一個(gè)著名的例子，用CT圖像去掃描一杯水，我們看到的只是水；但用CT的能譜成像就可以看到這杯水是糖水還是鹽水，得到更豐富的信息。”
能譜成像（GSI）與深度學(xué)習(xí)架構(gòu)相結(jié)合的TrueFidelity™ GSI，則是要助力Apex CT設(shè)備無論常規(guī)掃描還是能譜掃描的原始數(shù)據(jù)中，均可根據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果對(duì)噪聲進(jìn)行自主判斷，特別是針對(duì)腫瘤早期病變，TrueFidelity™ GSI讓輕度強(qiáng)化病灶與周邊組織結(jié)構(gòu)的區(qū)分更加清晰，從而協(xié)助臨床為患者前移重疾早診早治時(shí)間窗口。據(jù)悉，該技術(shù)還采用了高低壓瞬間切換的技術(shù)方法，以精準(zhǔn)控制球管的曝光，幫助醫(yī)生減少視覺疲勞，進(jìn)而也有利于疾病的精準(zhǔn)診斷。
通俗地理解，AI算法（深度學(xué)習(xí)）幫助提高圖像質(zhì)量，能譜技術(shù)幫助發(fā)現(xiàn)更多病灶細(xì)節(jié)，二者“buff疊加”，幫助CT發(fā)揮最大的功能，以解決更多復(fù)雜的臨床問題；另外，也讓原本由于特殊體型的原因，無法進(jìn)行能譜CT檢查的病人，也能獲得高質(zhì)量的能譜檢查圖像。
“舉例來說，如果要做一個(gè)腫瘤活檢，但腫瘤內(nèi)部成分其實(shí)是不均勻的，若在腫瘤內(nèi)部取一個(gè)區(qū)域的生化組織做活檢，未必能得到最準(zhǔn)確的結(jié)果”。也因此，活檢勢(shì)必要依賴于其他的輔助診斷手段。TrueFidelity™ GSI則提供了對(duì)應(yīng)的解決方案，即“基于更精確的影像信息，幫助病理活檢采集到真正所需部分的組織樣本”，以期得到更精準(zhǔn)的腫瘤診斷結(jié)果。
目前，TrueFidelity™ GSI技術(shù)已通過中國(guó)NMPA認(rèn)證，搭載該技術(shù)的相關(guān)設(shè)備也已在上海瑞金醫(yī)院使用，正逐步推廣中。孫旭光也表示，這只是AI技術(shù)在醫(yī)療影像領(lǐng)域應(yīng)用的冰山一角，他認(rèn)為，未來AI技術(shù)還可以更好地幫助整個(gè)醫(yī)療技術(shù)發(fā)展，不光是診斷，甚至是治療，譬如越來越多的微創(chuàng)手術(shù)應(yīng)用，其理念都是讓患者受到最少傷害的情況下得到治療，這些都有賴于智能影像技術(shù)的發(fā)展。
可以肯定的是，AI技術(shù)為我們帶來的不僅僅是觸手可及的便利，更加速傳統(tǒng)的醫(yī)療場(chǎng)景轉(zhuǎn)型與落地，讓醫(yī)療資源實(shí)現(xiàn)了效果最大化，更提升了人們的健康水平，改善患者的預(yù)后效果。而隨著以TrueFidelity™ GSI技術(shù)為例的更多AI技術(shù)問世，AI“邂逅”腫瘤診治、精準(zhǔn)醫(yī)療，也將引來新一輪醫(yī)學(xué)革命。
