原標題：山東省立醫院神經外科劉英超教授團隊取得腦腫瘤人工智能影像技術突破

來源：大眾網

原標題：山東省立醫院神經外科劉英超教授團隊取得腦腫瘤人工智能影像技術突破

來源：大眾網

腦灌注技術在腦腫瘤的精準診療以及預后評估中扮演著重要的角色。盡管臨床指南推薦使用腦灌注技術，但目前臨床上尚沒有作為腦腫瘤常規檢查項目開展，當醫生需要進行腦灌注評估時，往往需要補加該項檢查，大大增加患者的就診時間和醫療費用成本；此外，腦灌注圖像容易受病變周圍因素干擾，常會面臨圖像質控不合格的窘境。因此，基于常規磁共振圖像生成腦灌注圖像具有重大臨床意義和社會價值。

2023年8月16日，山東第一醫科大學附屬山東省立醫院劉英超教授團隊聯合西北工業大學夏勇教授團隊在Radiology（一區Top， 2022影響因子：19.7）期刊發表了題為：Quantitative Cerebral Blood Volume Image Synthesis from Standard MRI Using Image-to-Image Translation for Brain Tumors的長文論著研究。

該研究通過人工智能深度學習技術，實現了常規磁共振圖像生成腦灌注圖像，并在多個臨床應用場景中展現了顯著的增益價值，有望解決補救性腦灌注成像的臨床難題。

研究團隊創新性地解決了原始腦灌注圖像生成的標準化和圖像生成模型優化兩個關鍵技術問題。常規腦灌注的后處理需要較多的人工干預，對圖像的標準化帶來了挑戰，山東省立醫院團隊通過利用Bookend腦灌注技術，完美地解決了圖像標準化的難題。夏勇教授團隊在前期圖像合成工作積累的基礎上，優化了生成對抗網絡模型，為圖像的合成提供了強力支持。山東省立醫院與西北工業大學團隊優勢互補，協同創新，利用Bookend灌注數據作為標準參照，訓練3D深度學習網絡模型，使基于常規磁共振圖像生成腦灌注圖像成為可能。

研究結果顯示，T1WI、表觀彌散系數圖譜(ADC)、增強T1WI聯合特征一致性生成對抗性網絡能夠獲得最優的圖像生成效果；T2WI聯合一致性生成對抗性網絡獲得最差的圖像生成效果。此外，由于ADC圖譜易受磁敏感偽影影響，在所有不含ADC圖譜的組合中，增強T1WI、T2-FLAIR聯合一致性生成對抗性網絡的生成效果最優。

腦腫瘤分級、預后預測及鑒別診斷是腦腫瘤精準診療的重要任務，本研究基于獨立的多中心外部數據集，分別評估常規MRI序列、常規MRI序列聯合補救性神經灌注圖像兩種方式，在腫瘤分級、預后預測及鑒別診斷中是否有顯著性統計學差異。研究結果證實該技術在以上臨床應用場景中具有良好的魯棒性和增益價值。

圖釋：低級別膠質瘤和高級別膠質瘤患者的常規MRI、病理圖像、真實腦血容量圖和合成的腦血容量圖。A為一位左側島葉及基底節區占位的患者，增強掃描未見明顯強化；實際腦灌注圖顯示病變區域的平均值為2.1ml每100g腦組織，合成腦灌注圖顯示其平均值為1.9ml每100g腦組織；病理證實為低級別膠質瘤。B為一位左側額顳交界區占位的患者，增強掃描見花環樣強化；實際CBV圖顯示病變區域的平均值為13.3ml每100g腦組織，合成腦灌注圖顯示其平均值為13.0ml每100g腦組織；病理證實為膠質母細胞瘤。

山東省立醫院與西北工業大學利用專業優勢，協同攻關，使生成臨床補救性腦灌注成像成為可能，該技術可以節約患者的就診時間和醫療費用成本，為人工智能賦能腦腫瘤精準診療提供了新的研究范式。

山東第一醫科大學附屬山東省立醫院劉英超教授為本文唯一通訊作者；西北工業大學夏勇教授與劉英超教授為共同高級作者（Co-senior author）；山東大學齊魯醫院放射科王寶副研究員為本文第一作者。本研究為山東第一醫科大學附屬山東省立醫院、山東大學齊魯醫院、青島大學附屬醫院、山東大學第二醫院以及西南醫科大學附屬醫院共同參與的多中心回顧性研究。

近年來，劉英超教授課題組在腦膠質瘤和腦轉移瘤的精準診療、膠質瘤AQP4可視化（Nature子刊：劉英超/白瑞良合作團隊首次報道膠質瘤AQP4磁共振分子成像技術 ）及療效評估領域取得了一系列高水平成果，先后發表于Nature biomedical engineering、Radiology、Neuro-oncology、Biomaterial、European Radiology、PNAS、AJNR等學術期刊，研究成果多次在國內外學術大會上報告。上述研究工作獲得了國家自然科學基金、山東省泰山學者工程、山東省自然科學基金以及中國博士后基金的共同資助。

原文鏈接：https://pubs.rsna.org/doi/10.1148/radiol.222471

【專家介紹】

劉英超，山東省立醫院神經外科主任醫師，博士，博士研究生導師，博士后合作導師，泰山學者青年專家（2016）。2009年博士畢業于復旦大學附屬華山醫院。科研方向為微創神經外科，神經影像，醫學人工智能

主要科研成果：主持包括國家自然基金2項和省部級課題6項，山東省重大研發項目（子課題負責人）1項。第一或通訊作者在Nature biomedical engineering、Radiology、Advanced science、Neuro-oncology、Biomaterial、PNAS、AJNR等國際權威期刊發表SCI論文35篇。

專業特長：目前在膠質瘤綜合診療，立體定向活檢術、功能神經外科領域已積累豐富臨床經驗。

第一主編編寫著作《中樞神經系統疾病蛋白質組學》

相關報道鏈接：

Nature子刊：劉英超/白瑞良合作團隊首次報道膠質瘤AQP4磁共振分子成像技術https://mp.weixin.qq.com/s/kNS9IObCfSXllQqCdNumrA

劉英超/夏勇教授團隊取得人工智能圖像生成技術突破https://mp.weixin.qq.com/s/QdRvjAQT-y819DPmDUQ5dA

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