核磁共振成像技術(shù)自誕生之后就被譽(yù)為一種革命性的醫學(xué)診斷工具,不但大幅提高了診斷精度,還極大地推動(dòng)了醫學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)的發(fā)展。但這種檢查方式仍然存在著(zhù)一些不足,耗時(shí)較長(cháng)便是其中最為突出的一點(diǎn)。如果要獲得較高的精度,患者往往需要在儀器中等待長(cháng)達40多分鐘的時(shí)間,這不但降低了設備的利用率,也容易讓人感到不適。據美國麻省理工學(xué)院網(wǎng)站報道,該校電子研究實(shí)驗室日前開(kāi)發(fā)出的一種新型算法就能解決這一問(wèn)題,將這一漫長(cháng)的時(shí)間縮短到15分鐘。相關(guān)論文發(fā)表在《核磁共振醫學(xué)》雜志上。
核磁共振這樣成像
核磁共振成像技術(shù)是通過(guò)激活人體不同組織中的氫核使其產(chǎn)生共振并捕獲其發(fā)射出的電磁波的方式來(lái)獲得圖像的。但它并不能像X光檢查一樣進(jìn)行一次短暫的照射就能成像,而通常需要在同一部位采集多張圖像并使其形成序列,因此采集時(shí)間較長(cháng)、成像速度較慢。過(guò)長(cháng)的采集時(shí)間一方面降低了設備的使用率;另一方面也往往會(huì )引起患者不適,導致病人呼吸、心跳、胃腸蠕動(dòng)的大幅變化,產(chǎn)生偽影,影響成像質(zhì)量。因此,如何縮短掃描時(shí)間,開(kāi)發(fā)出快速掃描技術(shù),一直以來(lái)都是科研人員關(guān)注的熱點(diǎn)。
新算法讓等待不再漫長(cháng)
由麻省理工學(xué)院的科學(xué)家所開(kāi)發(fā)出的這套算法就能較好的解決這一問(wèn)題,該算法能夠通過(guò)一個(gè)基準數據來(lái)產(chǎn)生圖像,而不必每次都從頭開(kāi)始,這樣就大大縮短了掃描所需要的時(shí)間。
新算法中,研究人員事先輸入了各個(gè)不同部位的解剖結構、功能、外觀(guān)等信息,以此來(lái)產(chǎn)生掃描設備所需要的基準數據,并在此基礎上提高掃描速度。就以大腦掃描為例,之前機器只能一張接著(zhù)一張連續掃描,而現在借助新的算法,軟件將具有一定的“學(xué)習”能力,能夠根據前一張的掃描圖像推斷下一張大概的樣子,掃描設備在產(chǎn)生每一個(gè)像素點(diǎn)時(shí),新算法都會(huì )首先作出判斷:哪些新的信息是需要重新構建的,哪些可以借用先前掃描過(guò)的信息。此外,新算法還能根據前一次掃描的圖像來(lái)預測下一次掃描位置以及不同類(lèi)型組織的邊界。
同時(shí),為了避免這樣的策略對后續的掃描產(chǎn)生過(guò)多的影響,算法中并沒(méi)用加入太多的限制,這樣即便是一些特別的組織也能被準確成像。這些努力最終使核磁共振掃描的時(shí)間從45分鐘縮減到了15分鐘。
研究人員稱(chēng),雖然這種快速掃描方法對圖像質(zhì)量有輕微影響,但與現有核磁共振儀所采用的算法相比仍然極具競爭力。
GPU或能突破最后難關(guān)
據介紹,目前該小組正在設法完善這一算法,以進(jìn)一步縮短將原始數據輸出為可供醫生直接閱讀的圖像的時(shí)間。因為,如果讓新算法運行在傳統計算機處理器上,這一步耗費的時(shí)間甚至比在常規核磁共振成像儀上的用時(shí)還要多。但研究人員相信,隨著(zhù)計算機硬件技術(shù)的快速發(fā)展,這一問(wèn)題應該很快就能得到解決。
負責該項目的麻省理工學(xué)院電氣工程和計算機科學(xué)副教授阿爾法·艾達斯坦森說(shuō),計算機圖形處理器(GPU)就是一個(gè)很好的選擇,用其完成這樣的任務(wù)將會(huì )比普通處理器更快更高效。目前他的一個(gè)學(xué)生正在進(jìn)行這方面的嘗試。
斯坦福大學(xué)的磁共振系統研究實(shí)驗室主任德懷特·西村說(shuō),該小組所進(jìn)行的這項工作很有意義,它不但能大幅減少檢查時(shí)間,還能方便地用于臨床檢查設備,具有極大的應用價(jià)值。
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