港科大AI突破：2張X光片生成3D影像，輻射量?jī)H為CT的1%
香港科技大學(xué)近日宣布了一項(xiàng)具有里程碑意義的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)突破。該校研究團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出一套創(chuàng)新的人工智能模型，僅需2至4張X光片即可在1分鐘內(nèi)生成高質(zhì)量的3D骨骼與器官圖像，將患者接受的輻射量降低至傳統(tǒng)CT掃描的1%。這一技術(shù)突破有望為醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域帶來革命性變革。
傳統(tǒng)CT掃描的局限性
計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）作為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷的重要工具，在畸形檢測(cè)、骨折診斷和腫瘤篩查等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而，這項(xiàng)技術(shù)存在明顯的局限性：每次掃描需要采集400至500張X光影像，使患者暴露在較高劑量的電離輻射下。對(duì)于兒童、孕婦和需要頻繁檢查的老年患者群體，這種輻射風(fēng)險(xiǎn)尤為突出。此外，CT設(shè)備的高成本和較長(zhǎng)的檢查時(shí)間也限制了其在醫(yī)療資源緊張地區(qū)的普及。
技術(shù)原理與創(chuàng)新突破
由港科大電子及計(jì)算機(jī)工程學(xué)系李小萌助理教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，通過深度學(xué)習(xí)算法構(gòu)建的新型AI模型，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的重大突破。該模型采用先進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠從極少量二維X光影像中重建出精確的三維解剖結(jié)構(gòu)。研究團(tuán)隊(duì)通過大量臨床數(shù)據(jù)訓(xùn)練，使系統(tǒng)具備了出色的特征提取和空間重建能力。
與傳統(tǒng)方法相比，這項(xiàng)技術(shù)具有三個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)：首先，輻射劑量降低99%，極大提升了檢查安全性；其次，成像時(shí)間縮短至1分鐘以內(nèi)，大幅提高診療效率；第三，設(shè)備成本僅為CT掃描儀的十分之一，有利于醫(yī)療資源下沉。
臨床應(yīng)用前景
目前，研究團(tuán)隊(duì)已與香港科能三維公司展開合作，探索該技術(shù)在多個(gè)醫(yī)療場(chǎng)景的應(yīng)用價(jià)值。在骨科領(lǐng)域，該技術(shù)可用于術(shù)前規(guī)劃用的骨骼模型制作和個(gè)性化植入物開發(fā)。團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃將其拓展至實(shí)時(shí)手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，為外科醫(yī)生提供更精準(zhǔn)的術(shù)中影像支持。
據(jù)透露，該技術(shù)將于近期在香港某公立醫(yī)院?jiǎn)?dòng)臨床試驗(yàn)。若試驗(yàn)進(jìn)展順利，預(yù)計(jì)2024年可投入實(shí)際臨床應(yīng)用。研究團(tuán)隊(duì)同時(shí)正在與多家醫(yī)療機(jī)構(gòu)洽談，探討將該技術(shù)應(yīng)用于心肺等軟組織的三維成像，進(jìn)一步擴(kuò)大其臨床應(yīng)用范圍。
行業(yè)影響與未來展望
這項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新可能對(duì)醫(yī)學(xué)影像行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。從患者角度看，大幅降低的輻射風(fēng)險(xiǎn)將使影像檢查更加安全，特別是對(duì)敏感人群。對(duì)醫(yī)療機(jī)構(gòu)而言，設(shè)備成本的降低和檢查效率的提升有助于緩解醫(yī)療資源壓力。從公共衛(wèi)生角度，該技術(shù)的普及可能改變現(xiàn)有醫(yī)學(xué)影像檢查的臨床路徑。
值得注意的是，任何新技術(shù)在臨床應(yīng)用前都需要經(jīng)過嚴(yán)格的驗(yàn)證。研究團(tuán)隊(duì)表示，即將開展的臨床試驗(yàn)將重點(diǎn)評(píng)估該技術(shù)在診斷準(zhǔn)確性、影像分辨率和臨床適用性等方面的表現(xiàn)。醫(yī)學(xué)界專家普遍認(rèn)為，若試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到預(yù)期，這項(xiàng)技術(shù)有望成為CT掃描的重要補(bǔ)充，在某些適應(yīng)癥上甚至可能形成替代。
隨著人工智能技術(shù)與醫(yī)學(xué)影像的深度融合，未來醫(yī)學(xué)診斷可能迎來更安全、更高效的新時(shí)代。港科大的這項(xiàng)突破不僅展示了AI在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，也為全球范圍內(nèi)降低醫(yī)療輻射風(fēng)險(xiǎn)提供了創(chuàng)新解決方案。
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