新演算法可大幅縮短患者做核磁共振的時間

    核磁共振成像技術自誕生之後就被譽為一種革命性的醫學診斷工具，不但大幅提高了診斷精度，還極大地推動了醫學、神經生理學的發展。但這種檢查方式仍然存在著一些不足，耗時較長便是其中最為突出的一點。如果要獲得較高的精度，患者往往需要在儀器中等待長達40多分鐘的時間，這不但降低了設備的利用率，也容易讓人感到不適。據美國麻省理工學院網站報導，該校電子研究實驗室日前開發出的一種新型演算法就能解決這一問題，將這一漫長的時間縮短到15分鐘。相關論文發表在《核磁共振醫學》雜誌上。


    核磁共振這樣成像

    核磁共振成像技術是通過啟動人體不同組織中的氫核使其產生共振並捕獲其發射出的電磁波的方式來獲得圖像的。但它並不能像X光檢查一樣進行一次短暫的照射就能成像，而通常需要在同一部位採集多張圖像並使其形成序列，因此採集時間較長、成像速度較慢。過長的採集時間一方面降低了設備的使用率；另一方面也往往會引起患者不適，導致病人呼吸、心跳、胃腸蠕動的大幅變化，產生偽影，影響成像品質。因此，如何縮短掃描時間，開發出快速掃描技術，一直以來都是科研人員關注的熱點。

    新演算法讓等待不再漫長

    由麻省理工學院的科學家所開發出的這套演算法就能較好的解決這一問題，該演算法能夠通過一個基準資料來產生圖像，而不必每次都從頭開始，這樣就大大縮短了掃描所需要的時間。

    新演算法中，研究人員事先輸入了各個不同部位的解剖結構、功能、外觀等資訊，以此來產生掃描設備所需要的基準資料，並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一張連續掃描，而現在借助新的演算法，軟體將具有一定的“學習”能力，能夠根據前一張的掃描圖像推斷下一張大概的樣子，掃描設備在產生每一個圖元點時，新演算法都會首先作出判斷：哪些新的資訊是需要重新構建的，哪些可以借用先前掃描過的資訊。此外，新演算法還能根據前一次掃描的圖像來預測下一次掃描位置以及不同類型組織的邊界。

    同時，為了避免這樣的策略對後續的掃描產生過多的影響，演算法中並沒用加入太多的限制，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間從45分鐘縮減到了15分鐘。

    研究人員稱，雖然這種快速掃描方法對圖像品質有輕微影響，但與現有核磁共振儀所採用的演算法相比仍然極具競爭力。

    GPU或能突破最後難關

    據介紹，目前該小組正在設法完善這一演算法，以進一步縮短將原始資料輸出為可供醫生直接閱讀的圖像的時間。因為，如果讓新演算法運行在傳統電腦處理器上，這一步耗費的時間甚至比在常規核磁共振成像儀上的用時還要多。但研究人員相信，隨著電腦硬體技術的快速發展，這一問題應該很快就能得到解決。

    負責該專案的麻省理工學院電氣工程和電腦科學副教授阿爾法•艾達斯坦森(Elfar Adalsteinsson)說，電腦圖形處理器（GPU）就是一個很好的選擇，用其完成這樣的任務將會比普通處理器更快更高效。目前他的一個學生正在進行這方面的嘗試。

    斯坦福大學的磁共振系統研究實驗室主任 Dwight Nishimura 說，該小組所進行的這項工作很有意義，它不但能大幅減少檢查時間，還能方便地用於臨床檢查設備，具有極大的應用價值。



科技日報 2011/11/18 王小龍


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