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科研突破丨有效降低CT脑灌注成像辐射剂量,数坤AI助力CTP检查又快又好!

近日,江苏省人民医院(南京医科大学第一附属医院)与数坤科技合作,基于数坤CTPdocAI软件对不同扫描时间间隔的CT脑灌注成像进行处理分析,发现适当延长CTP扫描的时间间隔可以有效降低检查过程中的辐射剂量,且不会对CTP图像相关参数和探测靶区Mismatch错配状态的性能产生明显影响。

编者按

CT脑灌注成像对明确脑组织的血供情况和制定卒中治疗方案发挥着重要作用,是急性缺血性脑卒中检查的常用手段[1,2]。国家卫健委最新发布的《GBZ 130-2020放射诊断放射防护要求》国标显示,典型成年受检者在脑部CT检查中所受诊断参考水平的平均辐射剂量为60 mGy、总辐射剂量为860 mGy·cm,均相对较高。而由于电离辐射具有确定性效应即辐射剂量达到阈值且严重程度取决于受照剂量大小,和随机性效应即不存在发生效应的剂量阈值但发生几率与受照剂量大小相关,辐射剂量的增加必然会增加其对人体的危害。

一般的脑部CT灌注检查相比较普通的平扫或者增强扫描,其辐射剂量要更大,那有没有可能在AI的加持下,在比较低的辐射剂量下,达到和普通灌注扫描一样的效果?近日,江苏省人民医院(南京医科大学第一附属医院)与数坤科技合作,基于数坤CTPdocAI软件对不同扫描时间间隔的CT脑灌注成像进行处理分析,发现适当延长CTP扫描的时间间隔可以有效降低检查过程中的辐射剂量,且不会对CTP图像相关参数和探测靶区Mismatch错配状态的性能产生明显影响。研究成果《CTperfusionwithincreasedtemporalsamplingintervaltopredicttargetmismatchstatusinpatientswithacuteischemicstroke》发表于《Neuroradiology》(IF=2.995)https://link.springer.com/article/10.1007/s00234-022-03026-4

研究摘要

不同于普通扫描,CT灌注成像是在静脉快速团注对比剂后,对感兴趣区层面进行连续CT扫描。大范围、重复的CT扫描会造成相对较高的辐射剂量[3,4],而延长扫描时间间隔可以通过减少扫描次数实现辐射剂量的降低[5]。早期的研究大多聚焦于探索此举措会对CT灌注成像的相关参数产生何种影响,本次江苏省人民医院(南京医科大学第一附属医院)与数坤科技合作进行的研究,将在此基础上进一步明确延长扫描时间间隔是否会对CTP探测靶区Mismatch错配状态的性能产生明显影响[1,2,6]。

研究通过在53s内对患者头颅进行间隔1.7s、连续30次的CT脑灌注成像,再通过移除每第2张扫描图像重建出第二组间隔3.4s的脑灌注成像图像,移除每第2张、第3张扫描图像重建出第三组间隔5.1s的脑灌注成像图像,并使用数坤AI对三组图像进行处理分析。结果显示,不同扫描时间间隔获得的CT脑灌注成像在测量核心梗死区的体积等参数上无明显差异且呈现显著相关(见图表2),同时,不同扫描时间间隔获得的CT脑灌注成像在探测靶区Mismatch错配状态中的表现相当,性能无明显差异(见图表3)。

《中华放射学杂志》在《2021人工智能在脑血管病影像学中的应用》中指出“AI大大缩短了图像分析时间,加大提升了临床工作中影像后处理的效率。”随着AI使影像学检查更快的作用受到越来越多人的认可,如何利用AI使影像学检查更好,将AI的潜力与价值从图像处理、辅助诊断拓展到能够影响前端扫描方式等方面,会是一个重要的研究和应用方向。此次数坤科技与江苏省人民医院(南京医科大学第一附属医院)的科研合作,就是在这个方向上的一项突破性进展,为“医疗+AI”的科学研究与临床应用开拓了新的视野和思路。

本次科研成果证明了适当延长CTP扫描间隔时间以减少辐射剂量的可行性,验证了数坤AI在加速卒中诊疗流程的同时,还能够助力CTP检查更好为医患服务。由于扫描间隔时间的增加会使扫描次数相对减少,CTP检查的操作难度降低,操作更便利,成像质量并不会有明显降低。基层医院的卒中诊疗能力有机会得到进一步提升,而卒中患者将不仅能够获得更多就近诊疗的机会,也意味着更多卒中救治的黄金时间被AI挽回和留住。

《急性大血管闭塞性缺血性卒中血管内治疗中国专家共识(2019年修订版)》指出,卒中已经成为我国居民的第一位死亡原因,严重威胁着人们的健康与安全。《“健康中国2030”规划纲要》明确要求推动脑卒中的诊治和慢性脑血管病的机会性筛查,实施综合防控战略。在国家大力推动“两级四层”全国卒中中心网络建设的过程中,数坤科技坚持用自主原创、行业领先的AI技术与产品赋能各层级卒中中心,提高卒中诊疗规范化水平,构建覆盖全生命周期的“防、治、管”脑卒中综合管理服务模式,用科技造福社会,助力建设健康中国。


参考文献

[1] Campbell BC, Mitchell PJ, Kleinig TJ et al (2015) Endovascular therapy for ischemic stroke with perfusion-imaging selection. N Engl J Med 372:1009–1018[2] Albers GW, Marks MP, Kemp S et al (2018) Thrombectomy for stroke at 6 to 16 hours with selection by perfusion imaging. N Engl J Med 378:708–718[3] Vagal A, Wintermark M, Nael K et al (2019) Automated CT perfusion imaging for acute ischemic stroke: pearls and pitfalls for real-world use. Neurology 93:888–898[4] Hoang JK, Wang C, Frush DP et al (2013) Estimation of radiation exposure for brain perfusion CT: standard protocol compared with deviations in protocol. AJR Am J Roentgenol 201:W730–W734[5] Wintermark M, Smith WS, Ko NU, Quist M, Schnyder P, Dillon WP (2004) Dynamic perfusion CT: optimizing the temporal reso- lution and contrast volume for calculation of perfusion CT param- eters in stroke patients. AJNR Am J Neuroradiol 25:720–729[6] Ma H, Campbell BCV, Parsons MW et al (2019) Thrombolysis guided by perfusion imaging up to 9 hours after onset of stroke. N Engl J Med 380:1795–1803

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