近期，器械之家獲悉，GE醫(yī)療宣布美國(guó)FDA 510(k)批準(zhǔn)了其用于3D和螺旋槳成像序列的突破性AIR Recon DL。這些新功能將AIR Recon DL的優(yōu)勢(shì)擴(kuò)展到幾乎所有磁共振成像(MRI)臨床程序，涵蓋所有解剖結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)更好的圖像質(zhì)量、更短的掃描時(shí)間和更好的患者體驗(yàn)。

GE醫(yī)療的AIR Recon DL基于深度學(xué)習(xí)的MRI圖像重建技術(shù)已經(jīng)從根本上改變了圖像質(zhì)量和掃描時(shí)間之間的平衡。GE醫(yī)療在一份新聞稿中表示，現(xiàn)在，借助該解決方案從2D到3D成像序列的擴(kuò)展兼容性，醫(yī)生可以快速、自信地診斷患者，提高信噪比(SNR)和清晰度。3D成像提供了更高的臨床效率，使放射科醫(yī)生不再需要多次2D采集，從而有可能加快診斷速度。

01、AIR Recon DL是一種什么樣的技術(shù)？

AIR? Recon DL 是由 GE 醫(yī)療在業(yè)內(nèi)最先獲得 FDA 審批的深度學(xué)習(xí)重建技術(shù)。在 AIR? Recon DL 中，經(jīng)過(guò)數(shù)千萬(wàn)次的擬合迭代計(jì)算，深度優(yōu)化后的深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，顛覆于傳統(tǒng)的重建概念，該技術(shù)首次將深度學(xué)習(xí)技術(shù)嵌入到磁共振重建原始數(shù)據(jù)階段，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)于 MR 信號(hào)與噪聲信號(hào)的有效分離，從而獲得純凈的磁共振信號(hào)，大幅度提升了磁共振成像的效率，讓掃描參數(shù)的選擇不再成為制約圖像質(zhì)量的主要因素，拓寬了磁共振掃描速度，分辨率與信噪比的新邊界。

AIR Recon DL是與全球機(jī)構(gòu)合作開(kāi)發(fā)的，已經(jīng)在各種解剖結(jié)構(gòu)和患者人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)千例病例中進(jìn)行了評(píng)估。來(lái)自臨床用戶的反饋非常積極，包括用戶注意到更清晰、噪聲更少的圖像，從而縮短了掃描時(shí)間，增加了信心，減少了重復(fù)掃描的需要，并提高了掃描間的一致性。

AIR Recon DL的開(kāi)發(fā)和臨床驗(yàn)證合作伙伴包括:特殊外科醫(yī)院、加州大學(xué)舊金山分校、RadNet、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校、MD Anderson癌癥中心、威斯康星醫(yī)學(xué)院、法國(guó)北方心臟病中心、荷蘭Erasmus醫(yī)療中心、意大利Centro Cardiologico、日本山梨大學(xué)和慶應(yīng)義塾大學(xué)、韓國(guó)a San醫(yī)療中心和Haeundae Paik醫(yī)院。

AIR Recon DL是在GE H醫(yī)療的愛(ài)迪生智能平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的，該平臺(tái)可以幫助GE和戰(zhàn)略合作伙伴快速設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、管理、保護(hù)、分發(fā)高級(jí)應(yīng)用程序和AI算法。

AIR? Recon DL 人工智能平臺(tái)在 2019 年率先由GE 醫(yī)療在業(yè)內(nèi)引入磁共振成像重建過(guò)程，并獲得 FDA 的審批允許在臨床 3.0T 上進(jìn)行使用。在 AIR? Recon DL 中，被定義的多層深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)數(shù)千萬(wàn)次的擬合迭代計(jì)算，得到包含數(shù)百萬(wàn)個(gè)權(quán)重因子（weighting factor）集。基于優(yōu)化后的深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，磁共振成像采集到的數(shù)據(jù)，不同于傳統(tǒng)的重建方法，其有效信息會(huì)被自動(dòng)提取進(jìn)行重建。得到的圖像具有如下特點(diǎn)：

1、顯著性降低的噪聲水平，從而提高圖像信噪比。注：降噪水平的選擇可以根據(jù)使用者的具體偏好，包括 25%，50% 和 75% 三個(gè)選項(xiàng)

2、顯著性提高的圖像分辨率以及更銳利的組織間對(duì)比度；

3、顯著性減少的由于運(yùn)動(dòng)等原因造成的圖像偽影。

增加的圖像信噪比以及提高的圖像對(duì)比度使得在掃描過(guò)程中對(duì)掃描參數(shù)的設(shè)置不再苛刻，使得掃描速度可以提高 30%-50 %，從而能夠更好的服務(wù)于臨床。結(jié)合這些優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)在包括神經(jīng)，乳腺，體部，骨肌等全身各部位的結(jié)構(gòu)和功能成像上進(jìn)行了深度探索，取得了豐碩的科研成果。

02、以神經(jīng)系統(tǒng)為例解決臨床上最后一公里難題

秒代替分成為科研掃描新計(jì)量單位，百秒成像通常囊括亞毫米等體素結(jié)構(gòu)成像、高分辨率功能成像、定量圖譜成像。神經(jīng)系統(tǒng)成像是磁共振成像研究中最被關(guān)注的方向，隨著 AIR? Recon DL 對(duì)于磁共振成像的底層重構(gòu)，構(gòu)建了掃描時(shí)間，圖像分辨率，圖像信噪比的新的均衡，也為神經(jīng)成像開(kāi)啟了新的篇章。

超快速成像

超快速成像一直是磁共振技術(shù)領(lǐng)域致力發(fā)展的重要方向。在臨床診斷掃描中，快速成像意味著更高的診斷效率，為緊急診斷提供及時(shí)的影像學(xué)依據(jù)，從而滿足日益增加的臨床診斷需求。但是，單純成像速度的提高往往帶來(lái)成像質(zhì)量的下降，包括信噪比的降低，對(duì)比度的降低以及圖像偽影的增加。這對(duì)于尤其需要高清成像作為診斷依據(jù)的神經(jīng)疾病診斷是一種挑戰(zhàn)。那么，在神經(jīng)磁共振掃描中，快速且高質(zhì)量的成像可以同時(shí)獲得嗎？

AIR? Recon DL技術(shù)給出了答案：基于AIR? Recon DL 的三大特點(diǎn)：高信噪比，高圖像分辨率和銳利的對(duì)比度，以及去除偽影后更真實(shí)的圖像還原，應(yīng)用于常規(guī)臨床頭部磁共振掃描序列對(duì)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量成像所需的嚴(yán)格掃描參數(shù)設(shè)置不再苛刻。應(yīng)用AIR? Recon DL 重建技術(shù)，臨床頭部磁共振掃描協(xié)議只需要不到原來(lái) 1/4 的掃描時(shí)間（傳統(tǒng)10分鐘的成像，AIR? Recon DL只需要2分鐘)，就能得到和傳統(tǒng)重建圖像可比擬的成像質(zhì)量，從而在真正意義上實(shí)現(xiàn)了超快速和高質(zhì)量成像。

高清組織成像

具有高信噪比和強(qiáng)組織對(duì)比度的大腦結(jié)構(gòu)成像是研究包括退行性疾病，癲癇，多發(fā)性硬化等神經(jīng)類(lèi)疾病的必要影像學(xué)基礎(chǔ)。T2w-PROPELLER 成像，由于其可以有效的抑制人體運(yùn)動(dòng)以及液體流動(dòng)帶來(lái)的偽影，在顱內(nèi)神經(jīng)的臨床診斷中被廣泛認(rèn)可。但是，高分辨率 T2w-PROPELLER 成像所需較長(zhǎng)掃描時(shí)間才能得到足夠的圖像信噪比和組織對(duì)比度的特點(diǎn)使其在臨床中被廣泛應(yīng)用帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

結(jié)合 AIR? Recon DL 重建技術(shù)，圖像分辨率達(dá)到亞毫米級(jí)別的超高清 T2w-PROPELLER（0.2 x 0.2 x 1mm3，PROPELLER-DL）大腦成像，相較傳統(tǒng)重建方法所得圖像(PROPELLER), 在圖像信噪比上有顯著性的提高。更重要的是，PROPELLER-DL 上的杏仁核，海馬區(qū)和小腦區(qū)（深部核團(tuán)，小腦皮層以及蚓部）等大腦功能區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)都能得到更清晰的顯示。

神經(jīng)血管成像

神經(jīng)和血管組織是人腦組織結(jié)構(gòu)中的核心組成部分，對(duì)其形態(tài)和功能的評(píng)估是臨床神經(jīng)方向疾病診斷的重要依據(jù)。由于其微小的結(jié)構(gòu)，神經(jīng)和血管磁共振成像的分辨率往往需要達(dá)到毫米甚至亞毫米的量級(jí)。因此所需較長(zhǎng)的掃描時(shí)間，帶來(lái)的（運(yùn)動(dòng)）偽影，較低的圖像信噪比以及不足的組織對(duì)比度限制了其在臨床中的廣泛應(yīng)用。

結(jié)合 AIR? Recon DL 重建技術(shù)，2D DIXON 以及3D CUBE-STIR 成像在掃描時(shí)間甚至有所縮短的情況下，所得到的的臂叢神經(jīng)根成像（DIXON-DL, CUBE-STIR-DL）的圖像信噪比，神經(jīng)根與周?chē)M織的對(duì)比度，以及局部神經(jīng)細(xì)節(jié)的顯示（包括：神經(jīng)根，神經(jīng)干，神經(jīng)分叉等）都得到了顯著性的提高，為其在神經(jīng)成像中的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。

小血管成像

與此同時(shí)，在小血管成像方面，基于 3D EPI 的T2* 或者 SWI 成像 可以在不到 4 分鐘的掃描時(shí)間內(nèi)完成超高圖像分辨率（0.5mm3）各向同性的血管成像。但是，較低的圖像信噪比使其在小血管相關(guān)疾病（例如：微出血，鈣化或鐵沉積）的檢測(cè)診斷中，具有一定的挑戰(zhàn)。

但是，在 AIR? Recon DL技術(shù)的幫助下，重建后的 T2* (T2*-DL) 以及 SWI (SWI-DL) 血管成像在圖像信噪比，圖像整體質(zhì)量，圖像對(duì)比度以及微小血管的顯示上都相較傳統(tǒng)重建方法得到的 T2* 和 SWI 成像有顯著性的提高。除此之外，經(jīng)過(guò)兩次重復(fù)性掃描測(cè)試后的 T2*-DL 和 SWI-DL 在圖像細(xì)節(jié)的顯示上具有更高的一致性。

精準(zhǔn)定量圖譜

MAGiC 由于其一站式的無(wú)限對(duì)比度結(jié)構(gòu)成像以及全面的馳豫定量圖譜，在臨床神經(jīng)科學(xué)研究中的價(jià)值已經(jīng)被廣泛認(rèn)可。進(jìn)一步結(jié)合 AIR? Recon DL 技術(shù)，用于圖像合成的原始數(shù)據(jù)在信噪比，對(duì)比度，以及偽影去除后的真實(shí)數(shù)據(jù)還原度上都有顯著性的提高。

精裝功能評(píng)估

彌散磁共振成像，由于其可以真實(shí)反應(yīng)組織分子的擴(kuò)散特性, 大腦網(wǎng)絡(luò)連接和微觀結(jié)構(gòu)，因此在臨床診斷中特別是在臨床神經(jīng)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。但是，由于成像原理的限制，所采集的彌散成像往往不能同時(shí)兼具高信噪比，高組織對(duì)比，成像偽影少，圖像形變小和掃描時(shí)間短等特點(diǎn)。

其中，PROPELLER 彌散成像（DW- PROPELLER）具有偽影少且形變小的特點(diǎn)，適合特別是評(píng)估顱底和頭頸等局部磁場(chǎng)相對(duì)不均勻的組織。但是，在較短的掃描時(shí)間內(nèi)獲得足夠信噪比和組織對(duì)比的成像是阻礙其進(jìn)一步臨床廣泛應(yīng)用的瓶頸。

在不增加成像時(shí)間的前提下，結(jié)合 AIR? Recon DL 技術(shù)，重建后的 PROPELLER 彌散（DW- PROPELLER-DL）的信噪比和組織對(duì)比度相較傳統(tǒng)重建圖像都有顯著性提高，達(dá)到與多激發(fā)彌散成像（MUSE）可比擬的水平，而且在偽影抑制和圖像形變控制上要優(yōu)于 MUSE 成像。更值得一提的是，衍生于 DW- PROPELLER-DL 的定量參數(shù) ADC 在模型實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)更小的取值波動(dòng)，更真實(shí)的還原其分子擴(kuò)散特性。

03、改善核磁共振成像體驗(yàn)可用于1.5T、3.0T 絕大多數(shù)機(jī)型升級(jí)

AIR Recon DL現(xiàn)在與PROPELLER兼容，PROPELLER是一種對(duì)運(yùn)動(dòng)不敏感的成像序列，對(duì)于在MRI檢查期間易受運(yùn)動(dòng)(如呼吸)影響的解剖結(jié)構(gòu)，以及在MRI掃描期間難以保持身體靜止的兒科、神經(jīng)退行性、老年和幽閉恐懼癥患者尤為重要。因此，醫(yī)生無(wú)需重復(fù)掃描就可以獲得更清晰的圖像，從而提高患者處理量、改進(jìn)日程安排、縮短檢查時(shí)間和加快診斷速度，幫助創(chuàng)造全方位的更好患者體驗(yàn)。

AIR? Recon DL 技術(shù)的研發(fā)初衷，就是對(duì)所有臨床上最難的痛點(diǎn)發(fā)起挑戰(zhàn)，解決的是臨床上最后一公里的難題。截至2022年9月，全球至少有350萬(wàn)患者接受了AIR Recon DL掃描。根據(jù)最近的AIR Recon DL 3D和PROPELLER reader研究:

100%的參與者表示，深度學(xué)習(xí)解決方案提供了比常規(guī)圖像重建更好的信噪比和更好或相當(dāng)?shù)膱D像清晰度；

99%的人還說(shuō)AIR Recon DL提供了更好或相當(dāng)?shù)膿p傷顯著性；

報(bào)告還顯示，考試時(shí)間減少了50%，提高了工作流程的效率和生產(chǎn)力.

“通過(guò)將AIR Recon DL擴(kuò)展到3D和PROPELLER，GE醫(yī)療縮小了我們?cè)跒樗袡z查類(lèi)型的患者提供更好的圖像質(zhì)量和患者體驗(yàn)方面的能力差距，特別是在我們嚴(yán)重依賴3D序列的腦成像和肌肉骨骼成像方面，PROPELLER對(duì)于減少圖像質(zhì)量可變性和消除運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的重復(fù)序列非常重要，”Shields Health Care Group的放射科醫(yī)生兼助理醫(yī)療總監(jiān)Tiron Pechet博士說(shuō)。

AIR Recon DL和最近的擴(kuò)展可用于新的GE醫(yī)療 MRI掃描儀，并作為GE 醫(yī)療安裝的絕大多數(shù)1.5T和3.0T MRI系統(tǒng)的升級(jí)，除了其對(duì)行業(yè)的效率和生產(chǎn)力的好處，這一升級(jí)將使以前安裝的掃描儀能夠像新系統(tǒng)一樣更新和運(yùn)行-允許成像設(shè)施在其現(xiàn)有系統(tǒng)上享受最先進(jìn)的成像功能，同時(shí)在當(dāng)今成本受限的環(huán)境中節(jié)省資本支出，其中就包括HDxt，MR 750等經(jīng)典型號(hào)，同時(shí)，對(duì)于之前銷(xiāo)售的傳統(tǒng)60cm磁共振，也推出了Evo升級(jí)方案，無(wú)需更換磁體，可原地升級(jí)為其最新的大孔徑Premier Evo系統(tǒng)。

去年5月份，總部位于威斯康星州Waukesha的GE Healthcare宣布，AIR Recon DL是一種深度學(xué)習(xí)圖像重建技術(shù)，可用于所有解剖結(jié)構(gòu)，現(xiàn)已在Signa 7.0T MRI掃描儀上獲得美國(guó)FDA 510(k)許可。

GE 醫(yī)療的深度學(xué)習(xí)圖像重建技術(shù)——AIR Recon DL 獲批應(yīng)用于其超高場(chǎng)SIGNA? 7T磁共振掃描儀

斯坦福大學(xué)放射學(xué)教授、GE醫(yī)療FDA申請(qǐng)的臨床評(píng)審員Garry Gold醫(yī)學(xué)博士說(shuō):“這些圖像確實(shí)令人驚嘆?！癆IR Recon DL for Signa 7.0T充分利用了我們喜愛(ài)的超高場(chǎng)7.0T的優(yōu)勢(shì)，即可視化高分辨率組織結(jié)構(gòu)的能力，并通過(guò)減少噪音和邊緣振鈴將其提升到了一個(gè)新的水平。因此，AIR Recon DL with 7.0T有助于揭示更全面的情況，為改善患者結(jié)果提供更好的臨床見(jiàn)解，并為各種護(hù)理領(lǐng)域的研究開(kāi)辟新的機(jī)會(huì)?！?/p>

END