人工智能走向更智能需過“數據關”，醫院更愿為怎樣的AI買單？

業界首個被FDA批準、還原原始圖像的深度學習CT影像重建算法，來了！

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業界首個被FDA批準、還原原始圖像的重建算法

復旦大學附屬華山醫院感染科主任張文宏教授曾提及，醫療人工智能最為成熟的智能影像識別（CT圖像識別）在防疫中做出了重要貢獻。

他認為，AI在醫療機構的應用，在檢測體系的應用，歸根結底是線下和線上數據融合，并能夠為公共衛生系統提供實時預警。

受到集中于2016-2017年人工智能投資熱潮的影響的結果，至少多達70-80家的企業參與智能醫學影像研發，但真正能實現技術落地的企業卻是屈指可數。

此前，GE醫療首款人工智能CT設備APEX CT正式推出，配合GE獨有的全數控QUANTIXTM高能球管，搭載了通過深度神經網絡訓練開發出的人工智能CT圖像處理技術TrueFidelityTM，讓每一次掃描都能獲得以往CT設備無法比擬的高清圖像質量。

對于醫生來說，越高像素的成像、還原真實的效果越好，就好比千萬像素攝像頭捕捉到的、還原真實的效果，為醫生提供更有利于精準診斷的信息。

對患者而言，一個是輻射更低、更安全，一個是醫生診斷更精準、減少漏診的可能性，患者更安心。

相比傳統CT圖像對腹部檢查一般都選擇5mm厚層重建，TrueFidelity可對任意體型任意部位的檢查進行0.625mm的薄層圖像重建，真實還原圖像的解剖細節和紋理，提高微小病灶的發現幾率，有助于早診早治，極大提高醫生的診斷信心。

尤其是對于天然對比度低的組織結構，比如腹部成像，TrueFidelity的診斷優勢尤為明顯，并為臨床診斷帶來了顯著突破。

在四川大學華西醫院提供的臨床測試中，應用了TrueFidelity的圖像下完全達到了常規的診斷標準，解決了超低劑量CT掃描導致的噪聲太大無法診斷的問題，且最低只需10%的輻射劑量，就得到了TrueFidelity真理圖像。

北京兒童醫院的測試病例也顯示，經過TrueFidelity，任意掃描0.625mm薄層重建，空間分辨率能提高8倍，1.25mm微小病灶檢出率提升50%，最終額外發現了3個之前看不到的微小病灶。

 

 

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10年迭代，AI技術的創新訴求

 

長久以來，CT射線的潛在風險始終是醫療專家和患者最為擔憂的，如何平衡圖像質量和輻射劑量是CT影像發展永恒的兩難。

因為，CT照出來的片子并不是直接投射出來的，而是經過復雜的設備，從不同的角度掃描人體之后，必須再借助計算機的處理形成紋理，醫生才有讀懂它的可能。

其中的關鍵就是計算機處理這些數據的方式——算法。

因此，而重建算法的出現與不斷升級，就是為了更好地解決這個問題。

第一代CT圖像FBP算法的缺陷是，如果射線量不足，算法重建下的圖像質量就會明顯降低，但射線量過高，對患者的輻射損傷太大。

第二代CT圖像算法可以在射線劑量低的條件下，通過算法彌補射線信號的不足，但圖像中的高頻信息會被扭曲和丟失，就好像用美顏相機過度磨皮，圖像的真實性難以判斷，給醫生的精準診斷加大了難度。

迭代算法推出10年來，一直在不斷改進，但由于其自身的局限性，醫生的接受度并不理想，在實際工作中的使用頻次也并不高。

尤其是近年來，越來越多的證據表明，迭代算法存在的局限性在臨床上表現得愈發明顯。

特別是低對比度的診斷任務，如肝轉移或胰腺占位性病變的檢出，迭代算法會導致低對比度結構的空間分辨率下降，降低病灶的可檢測性。

為此，如何實現低劑量、低噪聲、自然紋理的三者兼得，成為彼時CT重建算法亟待突破的一大瓶頸。

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低劑量、低噪聲、真實圖像紋理

三者兼得

雖然高端CT設備通過一系列硬件的提升，加之影像重建技術的優化，不斷改善了診斷效能，但始終無法突破影像過度平滑的技術限制。

GE醫療深耕CT領域40年，不斷積累經驗的同時進行技術創新，如今更是通過深度神經網絡訓練開發出了人工智能CT圖像處理技術打破此前的迭代算法限制。

不同于其他深度學習算法以迭代圖像作為訓練目標，GE醫療使用的是高質量、高劑量的FBP圖像來訓練深度神經網絡，也就是醫生口中的“ground truth”作為訓練集，極大保證了最終訓練結果的準確度，可將低劑量的CT掃描數據還原成高質量的FBP圖像。

傳統基于機器學習的迭代算法，高度依賴專家經驗，需要人工設計模型和確定、優化提取特征，對提取數量也有一定限制，不能超過人腦處理的極限，否則模型的準確性也會達到瓶頸。

然而基于深度學習的重建算法，無需人為操作，自動優化深度神經網絡，可調節的參數也是迭代算法的一萬倍，并基于大量極端和案件案例作為驗證數據集，保證模型的泛化準確性。

且隨著數據量的增加，模型準確性不斷提升，重建速度可適用于常規和急診需求，不會因去除噪聲而導致微小病灶遺漏。

深度學習重建算法的出現，可謂完美地解決了一直困擾CT的難題，能夠實現低劑量、低噪聲和真實圖像紋理三者兼得。

通過這種深度神經網絡訓練開發出的人工智能CT圖像處理技術TrueFidelity，是經FDA批準的業界首個還原原始圖像的深度學習CT影像重建算法。

 

一直以來，醫學的真諦，就是透過表象，看到真理，而人工智能等科學技術手段，正是撬開真理大門的鑰匙。

以TrueFidelity為代表的深度學習重建算法，突破了醫學影像始終無法突圍的重建算法門檻，開啟了CT技術人工智能元年，更為人類打開了通往精準醫療的捷徑，為更智能、更精準的醫學影像診斷開創了無限可能。