GE医疗：新一代MRI成像技术获批

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近期，器械之家获悉，GE医疗宣布美国FDA 510(k)批准了其用于3D和螺旋桨成像序列的突破性AIR Recon DL。这些新功能将AIR Recon DL的优势扩展到几乎所有磁共振成像(MRI)临床程序，涵盖所有解剖结构，实现更好的图像质量、更短的扫描时间和更好的患者体验。

GE医疗的AIR Recon DL基于深度学习的MRI图像重建技术已经从根本上改变了图像质量和扫描时间之间的平衡。GE医疗在一份新闻稿中表示，现在，借助该解决方案从2D到3D成像序列的扩展兼容性，医生可以快速、自信地诊断患者，提高信噪比(SNR)和清晰度。3D成像提供了更高的临床效率，使放射科医生不再需要多次2D采集，从而有可能加快诊断速度。

01

AIR Recon DL是一种什么样的技术？

AIR™ Recon DL 是由 GE 医疗在业内最先获得 FDA 审批的深度学习重建技术。在 AIR™ Recon DL 中，经过数千万次的拟合迭代计算，深度优化后的深度卷积神经网络模型，颠覆于传统的重建概念，该技术首次将深度学习技术嵌入到磁共振重建原始数据阶段，就实现了对于 MR 信号与噪声信号的有效分离，从而获得纯净的磁共振信号，大幅度提升了磁共振成像的效率，让扫描参数的选择不再成为制约图像质量的主要因素，拓宽了磁共振扫描速度，分辨率与信噪比的新边界。

AIR Recon DL是与全球机构合作开发的，已经在各种解剖结构和患者人口统计数据的数千例病例中进行了评估。来自临床用户的反馈非常积极，包括用户注意到更清晰、噪声更少的图像，从而缩短了扫描时间，增加了信心，减少了重复扫描的需要，并提高了扫描间的一致性。

AIR Recon DL的开发和临床验证合作伙伴包括:特殊外科医院、加州大学旧金山分校、RadNet、威斯康星大学麦迪逊分校、MD Anderson癌症中心、威斯康星医学院、法国北方心脏病中心、荷兰Erasmus医疗中心、意大利Centro Cardiologico、日本山梨大学和庆应义塾大学、韩国a San医疗中心和Haeundae Paik医院。

AIR Recon DL是在GE H医疗的爱迪生智能平台上开发的，该平台可以帮助GE和战略合作伙伴快速设计、开发、管理、保护、分发高级应用程序和AI算法。

AIR™ Recon DL 人工智能平台在 2019 年率先由GE 医疗在业内引入磁共振成像重建过程，并获得 FDA 的审批允许在临床 3.0T 上进行使用。在 AIR™ Recon DL 中，被定义的多层深度卷积神经网络经过数千万次的拟合迭代计算，得到包含数百万个权重因子（weighting factor）集。基于优化后的深度卷积神经网络模型，磁共振成像采集到的数据，不同于传统的重建方法，其有效信息会被自动提取进行重建。得到的图像具有如下特点：

1、显著性降低的噪声水平，从而提高图像信噪比。注：降噪水平的选择可以根据使用者的具体偏好，包括 25%，50% 和 75% 三个选项

2、显著性提高的图像分辨率以及更锐利的组织间对比度；

3、显著性减少的由于运动等原因造成的图像伪影。

增加的图像信噪比以及提高的图像对比度使得在扫描过程中对扫描参数的设置不再苛刻，使得扫描速度可以提高 30%-50 %，从而能够更好的服务于临床。结合这些优点，该技术在包括神经，乳腺，体部，骨肌等全身各部位的结构和功能成像上进行了深度探索，取得了丰硕的科研成果。

02

以神经系统为例

解决临床上最后一公里难题

秒代替分成为科研扫描新计量单位，百秒成像通常囊括亚毫米等体素结构成像、高分辨率功能成像、定量图谱成像。神经系统成像是磁共振成像研究中最被关注的方向，随着 AIR™ Recon DL 对于磁共振成像的底层重构，构建了扫描时间，图像分辨率，图像信噪比的新的均衡，也为神经成像开启了新的篇章。

超快速成像

超快速成像一直是磁共振技术领域致力发展的重要方向。在临床诊断扫描中，快速成像意味着更高的诊断效率，为紧急诊断提供及时的影像学依据，从而满足日益增加的临床诊断需求。但是，单纯成像速度的提高往往带来成像质量的下降，包括信噪比的降低，对比度的降低以及图像伪影的增加。这对于尤其需要高清成像作为诊断依据的神经疾病诊断是一种挑战。那么，在神经磁共振扫描中，快速且高质量的成像可以同时获得吗？

AIR™ Recon DL技术给出了答案：基于AIR™ Recon DL 的三大特点：高信噪比，高图像分辨率和锐利的对比度，以及去除伪影后更真实的图像还原，应用于常规临床头部磁共振扫描序列对实现高质量成像所需的严格扫描参数设置不再苛刻。应用AIR™ Recon DL 重建技术，临床头部磁共振扫描协议只需要不到原来 1/4 的扫描时间（传统10分钟的成像，AIR™ Recon DL只需要2分钟)，就能得到和传统重建图像可比拟的成像质量，从而在真正意义上实现了超快速和高质量成像。

高清组织成像

具有高信噪比和强组织对比度的大脑结构成像是研究包括退行性疾病，癫痫，多发性硬化等神经类疾病的必要影像学基础。T2w-PROPELLER 成像，由于其可以有效的抑制人体运动以及液体流动带来的伪影，在颅内神经的临床诊断中被广泛认可。但是，高分辨率 T2w-PROPELLER 成像所需较长扫描时间才能得到足够的图像信噪比和组织对比度的特点使其在临床中被广泛应用带来了挑战。

结合 AIR™ Recon DL 重建技术，图像分辨率达到亚毫米级别的超高清 T2w-PROPELLER（0.2 x 0.2 x 1mm3，PROPELLER-DL）大脑成像，相较传统重建方法所得图像(PROPELLER), 在图像信噪比上有显著性的提高。更重要的是，PROPELLER-DL 上的杏仁核，海马区和小脑区（深部核团，小脑皮层以及蚓部）等大脑功能区的微观结构都能得到更清晰的显示。

神经血管成像

神经和血管组织是人脑组织结构中的核心组成部分，对其形态和功能的评估是临床神经方向疾病诊断的重要依据。由于其微小的结构，神经和血管磁共振成像的分辨率往往需要达到毫米甚至亚毫米的量级。因此所需较长的扫描时间，带来的（运动）伪影，较低的图像信噪比以及不足的组织对比度限制了其在临床中的广泛应用。

结合 AIR™ Recon DL 重建技术，2D DIXON 以及3D CUBE-STIR 成像在扫描时间甚至有所缩短的情况下，所得到的的臂丛神经根成像（DIXON-DL, CUBE-STIR-DL）的图像信噪比，神经根与周围组织的对比度，以及局部神经细节的显示（包括：神经根，神经干，神经分叉等）都得到了显著性的提高，为其在神经成像中的应用提供了坚实的理论依据。

小血管成像

与此同时，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 分钟的扫描时间内完成超高图像分辨率（0.5mm3）各向同性的血管成像。但是，较低的图像信噪比使其在小血管相关疾病（例如：微出血，钙化或铁沉积）的检测诊断中，具有一定的挑战。

但是，在 AIR™ Recon DL技术的帮助下，重建后的 T2* (T2*-DL) 以及 SWI (SWI-DL) 血管成像在图像信噪比，图像整体质量，图像对比度以及微小血管的显示上都相较传统重建方法得到的 T2* 和 SWI 成像有显著性的提高。除此之外，经过两次重复性扫描测试后的 T2*-DL 和 SWI-DL 在图像细节的显示上具有更高的一致性。

精准定量图谱

MAGiC 由于其一站式的无限对比度结构成像以及全面的驰豫定量图谱，在临床神经科学研究中的价值已经被广泛认可。进一步结合 AIR™ Recon DL 技术，用于图像合成的原始数据在信噪比，对比度，以及伪影去除后的真实数据还原度上都有显著性的提高。

精装功能评估

弥散磁共振成像，由于其可以真实反应组织分子的扩散特性, 大脑网络连接和微观结构，因此在临床诊断中特别是在临床神经领域被广泛应用。但是，由于成像原理的限制，所采集的弥散成像往往不能同时兼具高信噪比，高组织对比，成像伪影少，图像形变小和扫描时间短等特点。

其中，PROPELLER 弥散成像（DW- PROPELLER）具有伪影少且形变小的特点，适合特别是评估颅底和头颈等局部磁场相对不均匀的组织。但是，在较短的扫描时间内获得足够信噪比和组织对比的成像是阻碍其进一步临床广泛应用的瓶颈。

在不增加成像时间的前提下，结合 AIR™ Recon DL 技术，重建后的 PROPELLER 弥散（DW- PROPELLER-DL）的信噪比和组织对比度相较传统重建图像都有显著性提高，达到与多激发弥散成像（MUSE）可比拟的水平，而且在伪影抑制和图像形变控制上要优于 MUSE 成像。更值得一提的是，衍生于 DW- PROPELLER-DL 的定量参数 ADC 在模型实验中展现更小的取值波动，更真实的还原其分子扩散特性。

03

改善核磁共振成像体验

可用于1.5T、3.0T 绝大多数机型升级

AIR Recon DL现在与PROPELLER兼容，PROPELLER是一种对运动不敏感的成像序列，对于在MRI检查期间易受运动(如呼吸)影响的解剖结构，以及在MRI扫描期间难以保持身体静止的儿科、神经退行性、老年和幽闭恐惧症患者尤为重要。因此，医生无需重复扫描就可以获得更清晰的图像，从而提高患者处理量、改进日程安排、缩短检查时间和加快诊断速度，帮助创造全方位的更好患者体验。

AIR™ Recon DL 技术的研发初衷，就是对所有临床上最难的痛点发起挑战，解决的是临床上最后一公里的难题。截至2022年9月，全球至少有350万患者接受了AIR Recon DL扫描。根据最近的AIR Recon DL 3D和PROPELLER reader研究:

100%的参与者表示，深度学习解决方案提供了比常规图像重建更好的信噪比和更好或相当的图像清晰度；

99%的人还说AIR Recon DL提供了更好或相当的损伤显著性；

报告还显示，考试时间减少了50%，提高了工作流程的效率和生产力.

“通过将AIR Recon DL扩展到3D和PROPELLER，GE医疗缩小了我们在为所有检查类型的患者提供更好的图像质量和患者体验方面的能力差距，特别是在我们严重依赖3D序列的脑成像和肌肉骨骼成像方面，PROPELLER对于减少图像质量可变性和消除运动导致的重复序列非常重要，”Shields Health Care Group的放射科医生兼助理医疗总监Tiron Pechet博士说。

AIR Recon DL和最近的扩展可用于新的GE医疗 MRI扫描仪，并作为GE 医疗安装的绝大多数1.5T和3.0T MRI系统的升级，除了其对行业的效率和生产力的好处，这一升级将使以前安装的扫描仪能够像新系统一样更新和运行-允许成像设施在其现有系统上享受最先进的成像功能，同时在当今成本受限的环境中节省资本支出，其中就包括HDxt，MR 750等经典型号，同时，对于之前销售的传统60cm磁共振，也推出了Evo升级方案，无需更换磁体，可原地升级为其最新的大孔径Premier Evo系统。

去年5月份，总部位于威斯康星州Waukesha的GE Healthcare宣布，AIR Recon DL是一种深度学习图像重建技术，可用于所有解剖结构，现已在Signa 7.0T MRI扫描仪上获得美国FDA 510(k)许可。

GE 医疗的深度学习图像重建技术——AIR Recon DL 获批应用于其超高场SIGNA™ 7T磁共振扫描仪

斯坦福大学放射学教授、GE医疗FDA申请的临床评审员Garry Gold医学博士说:“这些图像确实令人惊叹。“AIR Recon DL for Signa 7.0T充分利用了我们喜爱的超高场7.0T的优势，即可视化高分辨率组织结构的能力，并通过减少噪音和边缘振铃将其提升到了一个新的水平。因此，AIR Recon DL with 7.0T有助于揭示更全面的情况，为改善患者结果提供更好的临床见解，并为各种护理领域的研究开辟新的机会。”

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