佳能人工智慧與影像技術，開啟影像發展新方向

第26界中華放射學年會（CCR 2019）上，佳能醫療舉辦了“佳能人工智慧和影像技術研討會”。會上佳能醫療釋出了最新款超高階CT——Aquilion ONE GENESIS開拓者Ai-640 CT。人工智慧技術的大規模應用，使該裝置的臨床效能和科研潛能得到釋放。高階硬體與人工智慧技術的結合，或許將成為CT裝置下一階段發展的重要方向。

Aquilion ONE GENESIS 開拓者Ai-640 CT

釋出儀式現場

2007年，佳能醫療（當時為東芝醫療）於全球首發16釐米寬體容積CT：Aquilion ONE，開啟了超高階CT時代。其後的十二年裡，佳能醫療結合最新技術發展，不斷完善著Aquilion ONE CT平臺。到GENESIS釋出前，Aquilion ONE PUREVISION CT以其0.275s轉速，640層單圈成像層數，新型一體化數字探測器等技術，成為超高階CT的代表性產品。

近些年隨著AI技術的興起，AI在醫學影像技術上的應用也越來越廣泛。而目前關於CT的AI應用，多數是用於影象的後處理端，利用AI來加快CT的影象後處理效率，但CT掃描及重建方面鮮有AI技術涉及。而此次佳能醫療新發布的Aquilion ONE GENESIS開拓者Ai-640 CT恰恰在CT成像全流程的AI應用上取得了突破。

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Aquilion ONE GENESIS開拓者Ai-640 CT的AI應用覆蓋了CT成像的全流程，掃描、影象重建、影象預處理和影象後處理四個方面均有涉及。

超高階CT的每次掃描，尤其是平掃增強等聯合掃描方案，會產生大量的影象資料。以往醫生透過分別瀏覽各期影象後，人工對比各期影象差異進行診斷。複雜的讀片過程即降低了效率，增加了醫生的負荷，同時也無法進行準確的定量分析。

能譜檢查的出現，略微緩解了這一矛盾。但能譜檢查需要預設專用方案。如沒有在掃描時使用專用能譜方案，則無法在檢查後進行回顧性分析。同時，能譜檢查輻射劑量較高，缺乏標準化等一系列問題，使能譜成像這一方法至今無法進行大規模的臨床普及。

此次釋出的開拓者Ai-640 CT，代表了佳能醫療對如何提升多期資料的定量對比，解決能譜成像無法普及應用這一問題的思考。其中關鍵，就在於人工智慧的全流程應用。多期資料對比的關鍵是要解決不同時間點採集資料之間的配準問題，即掃描硬體的配準問題和生理運動的配準問題。

1.解決掃描硬體的配準差異——AI 感知掃描(AI Orbital scan)

這一AI掃描技術的引入，可以保證CT兩次或多次掃描的球管執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域的各種細微變化，為後期進一步分析提供必要的資料基礎。

兩次掃描資料採集軌跡完全一致

2.解決臟器運動的配準差異——AI柔性配準（AI Deformable Registration）

臟器的運動，包括呼吸，搏動，蠕動等自主和非自主運動。臟器的運動方向是三維的，且臟器在運動過程中會伴隨著擠壓與變形。因此傳統的剛性配准算法，非剛性配准算法等，都無法實現精確的多時間點臟器配準。佳能開拓者Ai-640CT針對不同器官的特點，透過人工智慧的自主學習，開發了一整套柔性配準技術，將以往單獨分析的資料整合起來，摒除各種位移（呼吸運動，器官變形，動脈搏動等）對影象分析的影響，進行綜合分析，從而得到以往忽略掉的定量分析結果。

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3.定量，高效與標準化的CT影像學新方案——AI柔性減影成像

透過AI感知掃描及AI柔性配準的前處理，開拓者Ai-640CT即可進行AI柔性減影成像。透過對兩期或多期資料的綜合比對分析，就可以在常規掃描中挖掘得到更多的影象資訊，並得到定量的分析結果，為臨床診斷提供更準確的影像證據。

骨智慧柔性減影成像功能發現隱匿骨佔位病灶

相比傳統成像方式，肺部柔性減影技術透過人工智慧，對平掃資料和CT肺動脈血管掃描資料進行智慧比對，解碼並識別各個器官（肺、氣管、肺動脈、肺靜脈、主動脈等）的空間位置，並在三維空間中進行體素級的柔性配準，從而極大提升了不同序列資料的空間位置的一致性。透過肺部柔性減影技術可得到肺強化碘圖，可以顯示出傳統CTPA影象看不到的小栓塞病變，提高了栓塞檢出率，其結果甚至可與SPECT吻合。

肺智慧柔性減影成像功能發現亞段肺栓塞

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

此次，佳能對能譜成像方案也進行了升級，結合了AI的柔效能譜技術從能譜技術的四個基本判別條件——輻射劑量，資料精度，覆蓋寬度和能量分離度著手，分別優化了以上四種技術，實現了kV和mA的獨立切換。高低kV的切換保證了能量分離度；根據體位自動調整的mA有效降低了輻射劑量；16釐米容積探測器解決了覆蓋寬度的問題；單球管配合AI感知掃描技術與AI器官柔性配准算法，確保了資料精度。以此作為保障，佳能能譜+灌注的多模態成像方案僅需一次掃描即可同時獲得能譜資料和灌注資料。

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佳能開拓者Ai-640CT開拓性地實現了全掃描流程的人工智慧技術，透過AI技術，摒除了資料間因為各種人為因素導致的差異，讓以往只能獨立分析的多期相資料可以綜合起來進行比對分析，大大提高了影像檢查資料的利用率，並因此獲得了許多以往無法獲得的資訊，即簡化了患者的檢查流程，也增強了醫生的診斷信心。由於該套方案是現有CT掃描方法的“AI升級版”，無需在掃描前選擇特定的掃描方案，因此更具備普適性，不產生額外的輻射劑量，和現有的診斷標準可進行“無縫對接”。因此，該方法具有相當廣闊的應用前景。

4. 意外之喜——世界首款深度學習重建系統：DLR-AiCE

電子產品的釋出會有時會準備一些“彩蛋”，即未在會前公佈的新技術或新產品。醫療行業的釋出會一般中規中矩，沒想到此次釋出會中，佳能醫療開行業之先河，帶來了醫療行業釋出會的第一枚“彩蛋”：世界首款深度學習重建系統——DLR-AiCE。

DLR - AiCE是一款基於全模型域影象進行深度學習的重建演算法。我們都知道，深度學習的參照物很重要，參照物水平越高，則深度學習後的重建演算法的質量越高。DLR-AiCE基於佳能已有的全模型域迭代演算法進行訓練，降低偽影和噪聲的同時，還可提升密度解析度和空間解析度。

DLR-AiCE深度學習重建系統2018年3月獲得日本藥事批准，全球首家投入臨床使用，2019年獲得美國FDA批准，目前NMPA（原CFDA）已在申請中。