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在剛剛結(jié)束的第26界中華放射學(xué)年會(huì)（CCR 2019）上，佳能醫(yī)療舉辦了“佳能人工智能和影像技術(shù)研討會(huì)”。會(huì)上佳能醫(yī)療發(fā)布了最新款超高端CT——Aquilion ONE GENESIS開拓者Ai-640 CT。人工智能技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，使該設(shè)備的臨床性能和科研潛能得到釋放。高端硬件與人工智能技術(shù)的結(jié)合，或許將成為CT設(shè)備下一階段發(fā)展的重要方向。

Aquilion ONE GENESIS 開拓者Ai-640 CT

發(fā)布儀式現(xiàn)場

2007年，佳能醫(yī)療（當(dāng)時(shí)為東芝醫(yī)療）于全球首發(fā)16厘米寬體容積CT：Aquilion ONE，開啟了超高端CT時(shí)代。其后的十二年里，佳能醫(yī)療結(jié)合最新技術(shù)發(fā)展，不斷完善著Aquilion ONE CT平臺(tái)。到GENESIS發(fā)布前，Aquilion ONE ^PUREVISION CT以其0.275s轉(zhuǎn)速，640層單圈成像層數(shù)，新型一體化數(shù)字探測器等技術(shù)，成為超高端CT的代表性產(chǎn)品。

近些年隨著AI技術(shù)的興起，AI在醫(yī)學(xué)影像技術(shù)上的應(yīng)用也越來越廣泛。而目前關(guān)于CT的AI應(yīng)用，多數(shù)是用于圖像的后處理端，利用AI來加快CT的圖像后處理效率，但CT掃描及重建方面鮮有AI技術(shù)涉及。而此次佳能醫(yī)療新發(fā)布的Aquilion ONE GENESIS開拓者Ai-640 CT恰恰在CT成像全流程的AI應(yīng)用上取得了突破。

Aquilion ONE GENESIS開拓者Ai-640 CT的AI應(yīng)用覆蓋了CT成像的全流程，掃描、圖像重建、圖像預(yù)處理和圖像后處理四個(gè)方面均有涉及。

超高端CT的每次掃描，尤其是平掃增強(qiáng)等聯(lián)合掃描方案，會(huì)產(chǎn)生大量的圖像數(shù)據(jù)。以往醫(yī)生通過分別瀏覽各期圖像后，人工對(duì)比各期圖像差異進(jìn)行診斷。復(fù)雜的讀片過程即降低了效率，增加了醫(yī)生的負(fù)荷，同時(shí)也無法進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析。

能譜檢查的出現(xiàn)，略微緩解了這一矛盾。但能譜檢查需要預(yù)設(shè)專用方案。如沒有在掃描時(shí)使用專用能譜方案，則無法在檢查后進(jìn)行回顧性分析。同時(shí)，能譜檢查輻射劑量較高，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化等一系列問題，使能譜成像這一方法至今無法進(jìn)行大規(guī)模的臨床普及。

此次發(fā)布的開拓者Ai-640 CT，代表了佳能醫(yī)療對(duì)如何提升多期數(shù)據(jù)的定量對(duì)比，解決能譜成像無法普及應(yīng)用這一問題的思考。其中關(guān)鍵，就在于人工智能的全流程應(yīng)用。多期數(shù)據(jù)對(duì)比的關(guān)鍵是要解決不同時(shí)間點(diǎn)采集數(shù)據(jù)之間的配準(zhǔn)問題，即掃描硬件的配準(zhǔn)問題和生理運(yùn)動(dòng)的配準(zhǔn)問題。

1.解決掃描硬件的配準(zhǔn)差異——AI 感知掃描(AI Orbital scan)

這一AI掃描技術(shù)的引入，可以保證CT兩次或多次掃描的球管運(yùn)行軌跡及床位完全一致，從而可以感知在多次掃描過程中掃描區(qū)域的各種細(xì)微變化，為后期進(jìn)一步分析提供必要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

兩次掃描數(shù)據(jù)采集軌跡完全一致

2.解決臟器運(yùn)動(dòng)的配準(zhǔn)差異——AI柔性配準(zhǔn)（AI Deformable Registration）

臟器的運(yùn)動(dòng)，包括呼吸，搏動(dòng)，蠕動(dòng)等自主和非自主運(yùn)動(dòng)。臟器的運(yùn)動(dòng)方向是三維的，且臟器在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)伴隨著擠壓與變形。因此傳統(tǒng)的剛性配準(zhǔn)算法，非剛性配準(zhǔn)算法等，都無法實(shí)現(xiàn)精確的多時(shí)間點(diǎn)臟器配準(zhǔn)。佳能開拓者Ai-640CT針對(duì)不同器官的特點(diǎn)，通過人工智能的自主學(xué)習(xí)，開發(fā)了一整套柔性配準(zhǔn)技術(shù)，將以往單獨(dú)分析的數(shù)據(jù)整合起來，摒除各種位移（呼吸運(yùn)動(dòng)，器官變形，動(dòng)脈搏動(dòng)等）對(duì)圖像分析的影響，進(jìn)行綜合分析，從而得到以往忽略掉的定量分析結(jié)果。

3.定量，高效與標(biāo)準(zhǔn)化的CT影像學(xué)新方案——AI柔性減影成像

通過AI感知掃描及AI柔性配準(zhǔn)的前處理，開拓者Ai-640CT即可進(jìn)行AI柔性減影成像。通過對(duì)兩期或多期數(shù)據(jù)的綜合比對(duì)分析，就可以在常規(guī)掃描中挖掘得到更多的圖像信息，并得到定量的分析結(jié)果，為臨床診斷提供更準(zhǔn)確的影像證據(jù)。

骨智能柔性減影成像功能發(fā)現(xiàn)隱匿骨占位病灶

相比傳統(tǒng)成像方式，肺部柔性減影技術(shù)通過人工智能，對(duì)平掃數(shù)據(jù)和CT肺動(dòng)脈血管掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行智能比對(duì)，解碼并識(shí)別各個(gè)器官（肺、氣管、肺動(dòng)脈、肺靜脈、主動(dòng)脈等）的空間位置，并在三維空間中進(jìn)行體素級(jí)的柔性配準(zhǔn)，從而極大提升了不同序列數(shù)據(jù)的空間位置的一致性。通過肺部柔性減影技術(shù)可得到肺強(qiáng)化碘圖，可以顯示出傳統(tǒng)CTPA圖像看不到的小栓塞病變，提高了栓塞檢出率，其結(jié)果甚至可與SPECT吻合。

肺智能柔性減影成像功能發(fā)現(xiàn)亞段肺栓塞

柔性成像功能為開拓者Ai-640CT的臨床應(yīng)用帶來了很多顛覆式的拓展功能，如佳能獨(dú)有的能譜+灌注的多模態(tài)成像方案。

此次，佳能對(duì)能譜成像方案也進(jìn)行了升級(jí)，結(jié)合了AI的柔性能譜技術(shù)從能譜技術(shù)的四個(gè)基本判別條件——輻射劑量，數(shù)據(jù)精度，覆蓋寬度和能量分離度著手，分別優(yōu)化了以上四種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了kV和mA的獨(dú)立切換。高低kV的切換保證了能量分離度；根據(jù)體位自動(dòng)調(diào)整的mA有效降低了輻射劑量；16厘米容積探測器解決了覆蓋寬度的問題；單球管配合AI感知掃描技術(shù)與AI器官柔性配準(zhǔn)算法，確保了數(shù)據(jù)精度。以此作為保障，佳能能譜+灌注的多模態(tài)成像方案僅需一次掃描即可同時(shí)獲得能譜數(shù)據(jù)和灌注數(shù)據(jù)。

佳能開拓者Ai-640CT開拓性地實(shí)現(xiàn)了全掃描流程的人工智能技術(shù)，通過AI技術(shù)，摒除了數(shù)據(jù)間因?yàn)楦鞣N人為因素導(dǎo)致的差異，讓以往只能獨(dú)立分析的多期相數(shù)據(jù)可以綜合起來進(jìn)行比對(duì)分析，大大提高了影像檢查數(shù)據(jù)的利用率，并因此獲得了許多以往無法獲得的信息，即簡化了患者的檢查流程，也增強(qiáng)了醫(yī)生的診斷信心。由于該套方案是現(xiàn)有CT掃描方法的“AI升級(jí)版”，無需在掃描前選擇特定的掃描方案，因此更具備普適性，不產(chǎn)生額外的輻射劑量，和現(xiàn)有的診斷標(biāo)準(zhǔn)可進(jìn)行“無縫對(duì)接”。因此，該方法具有相當(dāng)廣闊的應(yīng)用前景。

4. 意外之喜——世界首款深度學(xué)習(xí)重建系統(tǒng)：DLR-AiCE

電子產(chǎn)品的發(fā)布會(huì)有時(shí)會(huì)準(zhǔn)備一些“彩蛋”，即未在會(huì)前公布的新技術(shù)或新產(chǎn)品。醫(yī)療行業(yè)的發(fā)布會(huì)一般中規(guī)中矩，沒想到此次發(fā)布會(huì)中，佳能醫(yī)療開行業(yè)之先河，帶來了醫(yī)療行業(yè)發(fā)布會(huì)的第一枚“彩蛋”：世界首款深度學(xué)習(xí)重建系統(tǒng)——DLR-AiCE。

DLR - AiCE是一款基于全模型域圖像進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的重建算法。我們都知道，深度學(xué)習(xí)的參照物很重要，參照物水平越高，則深度學(xué)習(xí)后的重建算法的質(zhì)量越高。DLR-AiCE基于佳能已有的全模型域迭代算法進(jìn)行訓(xùn)練，降低偽影和噪聲的同時(shí)，還可提升密度分辨率和空間分辨率。

DLR-AiCE深度學(xué)習(xí)重建系統(tǒng)2018年3月獲得日本藥事批準(zhǔn)，全球首家投入臨床使用，2019年獲得美國FDA批準(zhǔn)，目前NMPA（原CFDA）已在申請(qǐng)中。

日本的民族性格嚴(yán)謹(jǐn)而務(wù)實(shí)，因此日本的企業(yè)素來比較低調(diào)。佳能收購東芝醫(yī)療的這幾年一直在臥薪嘗膽，沒想到接近年末，佳能醫(yī)療用一系列新產(chǎn)品，新技術(shù)的組合拳，給2019年的市場帶來了新的變化。佳能開拓者Ai-640CT的推出，將AI技術(shù)在CT中的應(yīng)用更進(jìn)一步，借助AI技術(shù)與影像技術(shù)的深度結(jié)合，充分發(fā)揮AI技術(shù)的應(yīng)用場景，讓CT掃描更智能，影像數(shù)據(jù)更精準(zhǔn)。