GE醫療：新一代MRI成像技術獲批

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近期，器械之家獲悉，GE醫療宣布美國FDA 510(k)批准了其用於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的優勢擴展到幾乎所有磁共振成像(MRI)臨床程序，涵蓋所有解剖結構，實現更好的圖像質量、更短的掃描時間和更好的患者體驗。

GE醫療的AIR Recon DL基於深度學習的MRI圖像重建技術已經從根本上改變了圖像質量和掃描時間之間的平衡。GE醫療在一份新聞稿中表示，現在，藉助該解決方案從2D到3D成像序列的擴展兼容性，醫生可以快速、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，使放射科醫生不再需要多次2D採集，從而有可能加快診斷速度。

01

AIR Recon DL是一種什麼樣的技術？

AIR™ Recon DL 是由 GE 醫療在業內最先獲得 FDA 審批的深度學習重建技術。在 AIR™ Recon DL 中，經過數千萬次的擬合迭代計算，深度優化後的深度卷積神經網路模型，顛覆於傳統的重建概念，該技術首次將深度學習技術嵌入到磁共振重建原始數據階段，就實現了對於 MR 信號與雜訊信號的有效分離，從而獲得純凈的磁共振信號，大幅度提升了磁共振成像的效率，讓掃描參數的選擇不再成為制約圖像質量的主要因素，拓寬了磁共振掃描速度，解析度與信噪比的新邊界。

AIR Recon DL是與全球機構合作開發的，已經在各種解剖結構和患者人口統計數據的數千例病例中進行了評估。來自臨床用戶的反饋非常積極，包括用戶注意到更清晰、雜訊更少的圖像，從而縮短了掃描時間，增加了信心，減少了重複掃描的需要，並提高了掃描間的一致性。

AIR Recon DL的開發和臨床驗證合作夥伴包括:特殊外科醫院、加州大學舊金山分校、RadNet、威斯康星大學麥迪遜分校、MD Anderson癌症中心、威斯康星醫學院、法國北方心臟病中心、荷蘭Erasmus醫療中心、義大利Centro Cardiologico、日本山梨大學和慶應義塾大學、韓國a San醫療中心和Haeundae Paik醫院。

AIR Recon DL是在GE H醫療的愛迪生智能平台上開發的，該平台可以幫助GE和戰略合作夥伴快速設計、開發、管理、保護、分發高級應用程序和AI演算法。

AIR™ Recon DL 人工智慧平台在 2019 年率先由GE 醫療在業內引入磁共振成像重建過程，並獲得 FDA 的審批允許在臨床 3.0T 上進行使用。在 AIR™ Recon DL 中，被定義的多層深度卷積神經網路經過數千萬次的擬合迭代計算，得到包含數百萬個權重因子（weighting factor）集。基於優化後的深度卷積神經網路模型，磁共振成像採集到的數據，不同於傳統的重建方法，其有效信息會被自動提取進行重建。得到的圖像具有如下特點：

1、顯著性降低的雜訊水平，從而提高圖像信噪比。註：降噪水平的選擇可以根據使用者的具體偏好，包括 25%，50% 和 75% 三個選項

2、顯著性提高的圖像解析度以及更銳利的組織間對比度；

3、顯著性減少的由於運動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比度使得在掃描過程中對掃描參數的設置不再苛刻，使得掃描速度可以提高 30%-50 %，從而能夠更好的服務於臨床。結合這些優點，該技術在包括神經，乳腺，體部，骨肌等全身各部位的結構和功能成像上進行了深度探索，取得了豐碩的科研成果。

02

以神經系統為例

解決臨床上最後一公里難題

秒代替分成為科研掃描新計量單位，百秒成像通常囊括亞毫米等體素結構成像、高解析度功能成像、定量圖譜成像。神經系統成像是磁共振成像研究中最被關注的方向，隨著 AIR™ Recon DL 對於磁共振成像的底層重構，構建了掃描時間，圖像解析度，圖像信噪比的新的均衡，也為神經成像開啟了新的篇章。

超快速成像

超快速成像一直是磁共振技術領域致力發展的重要方向。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的影像學依據，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成像質量的下降，包括信噪比的降低，對比度的降低以及圖像偽影的增加。這對於尤其需要高清成像作為診斷依據的神經疾病診斷是一種挑戰。那麼，在神經磁共振掃描中，快速且高質量的成像可以同時獲得嗎？

AIR™ Recon DL技術給出了答案：基於AIR™ Recon DL 的三大特點：高信噪比，高圖像解析度和銳利的對比度，以及去除偽影后更真實的圖像還原，應用於常規臨床頭部磁共振掃描序列對實現高質量成像所需的嚴格掃描參數設置不再苛刻。應用AIR™ Recon DL 重建技術，臨床頭部磁共振掃描協議只需要不到原來 1/4 的掃描時間（傳統10分鐘的成像，AIR™ Recon DL只需要2分鐘)，就能得到和傳統重建圖像可比擬的成像質量，從而在真正意義上實現了超快速和高質量成像。

高清組織成像

具有高信噪比和強組織對比度的大腦結構成像是研究包括退行性疾病，癲癇，多發性硬化等神經類疾病的必要影像學基礎。T2w-PROPELLER 成像，由於其可以有效的抑制人體運動以及液體流動帶來的偽影，在顱內神經的臨床診斷中被廣泛認可。但是，高解析度 T2w-PROPELLER 成像所需較長掃描時間才能得到足夠的圖像信噪比和組織對比度的特點使其在臨床中被廣泛應用帶來了挑戰。

結合 AIR™ Recon DL 重建技術，圖像解析度達到亞毫米級別的超高清 T2w-PROPELLER（0.2 x 0.2 x 1mm3，PROPELLER-DL）大腦成像，相較傳統重建方法所得圖像(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，海馬區和小腦區（深部核團，小腦皮層以及蚓部）等大腦功能區的微觀結構都能得到更清晰的顯示。

神經血管成像

神經和血管組織是人腦組織結構中的核心組成部分，對其形態和功能的評估是臨床神經方向疾病診斷的重要依據。由於其微小的結構，神經和血管磁共振成像的解析度往往需要達到毫米甚至亞毫米的量級。因此所需較長的掃描時間，帶來的（運動）偽影，較低的圖像信噪比以及不足的組織對比度限制了其在臨床中的廣泛應用。

結合 AIR™ Recon DL 重建技術，2D DIXON 以及3D CUBE-STIR 成像在掃描時間甚至有所縮短的情況下，所得到的的臂叢神經根成像（DIXON-DL, CUBE-STIR-DL）的圖像信噪比，神經根與周圍組織的對比度，以及局部神經細節的顯示（包括：神經根，神經干，神經分叉等）都得到了顯著性的提高，為其在神經成像中的應用提供了堅實的理論依據。

小血管成像

與此同時，在小血管成像方面，基於 3D EPI 的T2* 或者 SWI 成像 可以在不到 4 分鐘的掃描時間內完成超高圖像解析度（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疾病（例如：微出血，鈣化或鐵沉積）的檢測診斷中，具有一定的挑戰。

但是，在 AIR™ Recon DL技術的幫助下，重建後的 T2* (T2*-DL) 以及 SWI (SWI-DL) 血管成像在圖像信噪比，圖像整體質量，圖像對比度以及微小血管的顯示上都相較傳統重建方法得到的 T2* 和 SWI 成像有顯著性的提高。除此之外，經過兩次重複性掃描測試後的 T2*-DL 和 SWI-DL 在圖像細節的顯示上具有更高的一致性。

精準定量圖譜

MAGiC 由於其一站式的無限對比度結構成像以及全面的馳豫定量圖譜，在臨床神經科學研究中的價值已經被廣泛認可。進一步結合 AIR™ Recon DL 技術，用於圖像合成的原始數據在信噪比，對比度，以及偽影去除後的真實數據還原度上都有顯著性的提高。

精裝功能評估

彌散磁共振成像，由於其可以真實反應組織分子的擴散特性, 大腦網路連接和微觀結構，因此在臨床診斷中特別是在臨床神經領域被廣泛應用。但是，由於成像原理的限制，所採集的彌散成像往往不能同時兼具高信噪比，高組織對比，成像偽影少，圖像形變小和掃描時間短等特點。

其中，PROPELLER 彌散成像（DW- PROPELLER）具有偽影少且形變小的特點，適合特別是評估顱底和頭頸等局部磁場相對不均勻的組織。但是，在較短的掃描時間內獲得足夠信噪比和組織對比的成像是阻礙其進一步臨床廣泛應用的瓶頸。

在不增加成像時間的前提下，結合 AIR™ Recon DL 技術，重建後的 PROPELLER 彌散（DW- PROPELLER-DL）的信噪比和組織對比度相較傳統重建圖像都有顯著性提高，達到與多激發彌散成像（MUSE）可比擬的水平，而且在偽影抑制和圖像形變控制上要優於 MUSE 成像。更值得一提的是，衍生於 DW- PROPELLER-DL 的定量參數 ADC 在模型實驗中展現更小的取值波動，更真實的還原其分子擴散特性。

03

改善核磁共振成像體驗

可用於1.5T、3.0T 絕大多數機型升級

AIR Recon DL現在與PROPELLER兼容，PROPELLER是一種對運動不敏感的成像序列，對於在MRI檢查期間易受運動(如呼吸)影響的解剖結構，以及在MRI掃描期間難以保持身體靜止的兒科、神經退行性、老年和幽閉恐懼症患者尤為重要。因此，醫生無需重複掃描就可以獲得更清晰的圖像，從而提高患者處理量、改進日程安排、縮短檢查時間和加快診斷速度，幫助創造全方位的更好患者體驗。

AIR™ Recon DL 技術的研發初衷，就是對所有臨床上最難的痛點發起挑戰，解決的是臨床上最後一公里的難題。截至2022年9月，全球至少有350萬患者接受了AIR Recon DL掃描。根據最近的AIR Recon DL 3D和PROPELLER reader研究:

100%的參與者表示，深度學習解決方案提供了比常規圖像重建更好的信噪比和更好或相當的圖像清晰度；

99%的人還說AIR Recon DL提供了更好或相當的損傷顯著性；

報告還顯示，考試時間減少了50%，提高了工作流程的效率和生產力.

「通過將AIR Recon DL擴展到3D和PROPELLER，GE醫療縮小了我們在為所有檢查類型的患者提供更好的圖像質量和患者體驗方面的能力差距，特別是在我們嚴重依賴3D序列的腦成像和肌肉骨骼成像方面，PROPELLER對於減少圖像質量可變性和消除運動導致的重複序列非常重要，」Shields Health Care Group的放射科醫生兼助理醫療總監Tiron Pechet博士說。

AIR Recon DL和最近的擴展可用於新的GE醫療 MRI掃描儀，並作為GE 醫療安裝的絕大多數1.5T和3.0T MRI系統的升級，除了其對行業的效率和生產力的好處，這一升級將使以前安裝的掃描儀能夠像新系統一樣更新和運行-允許成像設施在其現有系統上享受最先進的成像功能，同時在當今成本受限的環境中節省資本支出，其中就包括HDxt，MR 750等經典型號，同時，對於之前銷售的傳統60cm磁共振，也推出了Evo升級方案，無需更換磁體，可原地升級為其最新的大孔徑Premier Evo系統。

去年5月份，總部位於威斯康星州Waukesha的GE Healthcare宣布，AIR Recon DL是一種深度學習圖像重建技術，可用於所有解剖結構，現已在Signa 7.0T MRI掃描儀上獲得美國FDA 510(k)許可。

GE 醫療的深度學習圖像重建技術——AIR Recon DL 獲批應用於其超高場SIGNA™ 7T磁共振掃描儀

斯坦福大學放射學教授、GE醫療FDA申請的臨床評審員Garry Gold醫學博士說:「這些圖像確實令人驚嘆。「AIR Recon DL for Signa 7.0T充分利用了我們喜愛的超高場7.0T的優勢，即可視化高解析度組織結構的能力，並通過減少噪音和邊緣振鈴將其提升到了一個新的水平。因此，AIR Recon DL with 7.0T有助於揭示更全面的情況，為改善患者結果提供更好的臨床見解，並為各種護理領域的研究開闢新的機會。」