AI赋能降低MRI成本！Science | 我国科学家开发出低成本的超低场核磁共振成像技术，高端影像普及不再是梦

在一项新的研究中，来自中国香港大学的研究人员巧妙融合现成套件与先进人工智能，打造出一款低磁场全身核磁共振成像（MRI）设备，其性能堪比肩高端仪器，有望开启高质量医疗诊断的全民可及时代。相关研究结果发表在2024年5月10日的Science期刊上，论文标题为“Whole-body magnetic resonance imaging at 0.05 Tesla”。

核磁共振成像扫描仪于五十年前首次问世，如今已成为现代医学的基石，对于诊断包括中风、肿瘤和脊柱疾病在内的多种疾病至关重要，同时还能避免患者受到辐射。但在发展中国家，这些设备仍然难以获得： 非洲每百万人中只有不到一台核磁共振成像仪，而美国和日本的这一数字分别为每百万人40台和55台。

为了解决这个问题，香港大学的Yujiao Zhao及其同事们利用商店购买的硬件制造了一台简化的低功率核磁共振成像仪，成本约为22000美元。

核磁共振成像（MRI）仪利用强磁场和无线电波来排列和操纵体内的氢原子，从而产生内部结构和器官的详细图像。磁铁的强度是以特斯拉（T）为单位来衡量的，传统的核磁共振成像需要强大的电磁铁，这些电磁铁的导线浸泡在过冷的液态氦中，以产生 1.5T - 7T 的磁场。

核磁共振成像仪需要大量电力输入，远远超出了标准墙壁插座所能提供的功率，而且必须安装在无线电频率屏蔽室内，以防止设备受到干扰。目前临床使用的核磁共振成像仪价格高达数百万美元。

相比之下，Zhao团队开发的全身核磁共振成像仪使用的是无氦0.05T磁铁，所需功率仅为1800瓦，与吹风机相当，这意味着它可以使用标准插座。更重要的是，它不需要无线电屏蔽。

图片来自Science, 2024, doi:10.1126/science.adm7168

为了弥补图像细节的减少和更高的无线电干扰水平，他们将他们的系统与在大量高分辨率人体解剖结构图像数据集上训练的深度学习算法整合在一起。然后，他们在 30 名健康的成年志愿者身上测试了他们的核磁共振成像仪，对这些志愿者从大脑到膝盖的全身进行了扫描。结果发现，他们所谓的“超低场（ultra low field）”核磁共振成像结果与功能强大60倍的传统核磁共振成像扫描仪不相上下。

Zhao团队写道，“这些进展为经济实惠、以患者为中心、以深度学习为动力的超低场磁共振成像扫描仪铺平了道路，解决了全球各种医疗环境中尚未满足的临床需求。”

Udunna Anazodo和Stefan du Plessis在随附的一篇标题为“Imaging without barriers”的评论文章中写道，这种方法“大有可为”，但在广泛应用之前，还需要应对一些挑战。

他们说，在资源匮乏的国家，“这标志着经济、患者友好、AI驱动的超低场MRI时代来临，接下来我们必须齐心协力开发必要的技能，以确保这些设备的本地化生产、维护和正确使用”。此外，还需要对放射科医生进行再培训，使他们能够适当地解读图像。

参考资料：

Yujiao Zhao et al. Whole-body magnetic resonance imaging at 0.05 Tesla. Science, 2024, doi:10.1126/science.adm7168.

Udunna C. Anazodo et al. Imaging without barriers. Science, 2024, doi:10.1126/science.adp0670.

Low-cost MRI paired with AI produces high-quality results
https://medicalxpress.com/news/2024-05-mri-paired-ai-high-quality.html