缺血性心臟病已成為全球范圍內(nèi)的主要死因之一。長(zhǎng)期心肌缺血可導(dǎo)致心肌細(xì)胞死亡和心肌收縮功能喪失，最終引發(fā)心肌梗死。心肌梗死的準(zhǔn)確診斷對(duì)于制定有效的治療計(jì)劃和評(píng)估預(yù)后至關(guān)重要。使用延遲釓劑強(qiáng)化磁共振成像可以對(duì)梗死的位置和程度進(jìn)行判別，但造影劑的使用也帶來(lái)了安全風(fēng)險(xiǎn)和適用人群的局限性。深度學(xué)習(xí)為非造影劑心臟磁共振成像診斷心肌梗死提供了新的研究思路，但現(xiàn)有方法或需要大量的手工標(biāo)注用于模型訓(xùn)練，或需要多個(gè)序列采集的心臟磁共振圖像。
近日，上?？萍即髮W(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院齊海坤課題組在非造影劑心臟電影生成虛擬強(qiáng)化圖像的深度學(xué)習(xí)算法探索取得積極進(jìn)展，研究成果以“Predicting Late Gadolinium Enhancement of Acute Myocardial Infarction in Contrast-free Cardiac Cine MRI using Deep Generative Learning”為題發(fā)表于Circulation: Cardiovascular Imaging。該研究提出了一種創(chuàng)新的“電影生成強(qiáng)化（Cine Generated Enhancement, CGE）”方法，通過(guò)基于深度學(xué)習(xí)的多尺度時(shí)空特征提取和對(duì)比度引導(dǎo)的圖像風(fēng)格轉(zhuǎn)換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了僅基于非對(duì)比劑心臟電影磁共振圖像生成與釓劑延遲強(qiáng)化（LGE）圖像相當(dāng)?shù)奶摂M強(qiáng)化圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，CGE圖像的視覺(jué)圖像質(zhì)量評(píng)分優(yōu)于LGE圖像，且在診斷心肌梗死的位置、大小和透壁性方面與LGE圖像有較好的一致性（圖2）。
圖1.整體研究概覽。
圖2. 內(nèi)部與外部測(cè)試數(shù)據(jù)集中延遲釓劑強(qiáng)化（LGE）與非造影劑電影生成強(qiáng)化（CGE）心肌瘢痕范圍及透壁性可視化。圖A至D各展示了一位患者，包含五層從心尖到心底的短軸切面的LGE與CGE圖像，下方橙色區(qū)域描繪了瘢痕位置。LGE或CGE圖像右側(cè)采用牛眼圖顯示瘢痕透壁性，顏色從淺綠至深紅指示心肌存活的可能性。
該方法能夠在無(wú)造影劑的情況下，僅利用臨床廣泛使用的心臟電影圖像生成與LGE相當(dāng)?shù)膹?qiáng)化圖像，在診斷急性心肌梗死中取得了較好的效果。本研究為無(wú)創(chuàng)、快速心肌梗死診斷提供了新的思路，在方法上和臨床應(yīng)用上均具有較大突破性，Circulation: Cardiovascular Imaging邀請(qǐng)領(lǐng)域?qū)＜覟楸疚淖珜?xiě)了兩篇評(píng)論文章（Editorial）。
上海科技大學(xué)生醫(yī)工學(xué)院助理教授齊海坤為論文第一作者和共同通訊作者，上海科技大學(xué)生醫(yī)工學(xué)院碩士研究生錢(qián)鵬方為共同第一作者，上海科技大學(xué)為第一完成單位，上海仁濟(jì)醫(yī)院、福建龍巖市第一醫(yī)院為論文合作單位。
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