來源：磁共振成像傳媒

心臟磁共振（cardiac magnetic resonance, CMR）成像是評估心血管結(jié)構(gòu)和功能的重要方法。通過心臟黑血、亮血序列、電影序列、心肌灌注、延遲強化等多序列、多平面成像顯示心血管解剖結(jié)構(gòu)、運動功能、血流灌注等組織功能特性，在缺血性心臟病、心肌病、心臟瓣膜病、心衰以及心包占位等疾病中具有重要的診斷價值。隨著應用的深入，CMR由于一些限制逐漸難以滿足臨床的需求。首先，CMR掃描時間長且需要患者密切的配合才能得到符合診斷要求的圖像。其次，基于CMR的心功能指標測量，需要在后處理軟件上進行人工勾畫、校對，難以完全自動化。此外，由于硬件設備及掃描時長的限制，CMR序列的圖像分辨率不高。最后，延遲強化序列識別心肌瘢痕需要注射釓對比劑，既限制了部分患者的使用又延長了檢查時間，還增加了發(fā)生不良反應的風險。針對以上不足，人工智能（artificial intelligence, AI）在醫(yī)學圖像中的應用提供了一些可行的解決辦法。

深度學習是AI研究中的關(guān)鍵方法，在補充圖像解釋、增強圖像表示和分類方面具有極大潛力，引發(fā)了很多革命性變化。然而，隨著深度學習的不斷發(fā)展，對醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)量、分辨率等提出了更高的要求。由于CMR圖像相對于其他醫(yī)學圖像樣本量偏小、影響圖像質(zhì)量的因素眾多，構(gòu)建的分析模型普適性較差，因而AI在CMR圖像中的應用面臨諸多限制。同時CMR圖像還存在類別不均衡等共性問題，即病理圖像樣本量相較于正常樣本來說一般較少，這會使模型過擬合或者收斂速度過慢。另外，早期算法通常依賴監(jiān)督式學習，需要大量手動調(diào)整以將輸入圖像轉(zhuǎn)換為期望的輸出結(jié)果。CMR圖像序列多，圖像質(zhì)量良莠不齊，手動數(shù)據(jù)標注需要專業(yè)人員耗費巨大時間成本，并且標注的準確度和統(tǒng)一性也高度依賴標注者的專業(yè)水平。為了模型的準確性，需要不同層次的專業(yè)人員反復確認，這會進一步增加時間和人力成本。總之，CMR圖像相對于其他醫(yī)學圖像，在進行AI分析時需要面臨更艱難的挑戰(zhàn)。

生成對抗式網(wǎng)絡（generative adversarial network, GAN）是一種具有突破性的深度學習方法。GAN基于博弈思想使網(wǎng)絡具有強大的泛化和生成能力，自2014年被GOODFELLOW等提出后，就被廣泛應用于圖像重建、圖像復原、風格轉(zhuǎn)換等方面。GAN的加入在一定程度上彌補了CMR圖像數(shù)據(jù)集較小、圖像質(zhì)量參差不齊、標注成本高昂等不足。GAN在CMR圖像中的應用主要集中在圖像分割與合成、圖像重建、超分辨率重建、虛擬增強等方面，可用于提高CMR圖像的質(zhì)量和分辨率，縮短掃描時間，自動化測量心功能指標，無需對比劑生成增強圖像等。暨南大學附屬第一醫(yī)院影像科張水興教授團隊分析總結(jié)GAN在CMR圖像中的應用進展，并對面臨的挑戰(zhàn)和未來展望進行闡述，為早日實現(xiàn)其臨床應用提供幫助。

該項目受到國家自然科學基金（81871323）廣東省醫(yī)學科學技術(shù)研究基金（A2022267）暨南大學中央高校青年基金（21621050）的資助。

【劉維肖,方進,王瑩,等.生成對抗式網(wǎng)絡在心臟磁共振中的應用[J].磁共振成像,2023,14(6):139-144.

DOI:10.12015/issn.1674-8034.2023.06.025.】

（作者：劉維肖，方進，王瑩，莫笑開，張水興）

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張水興 教授

張水興，暨南大學附屬第一醫(yī)院副院長、教授、主任醫(yī)師、博士導師。

專業(yè)特長：長期從事頭頸部腫瘤生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)及影像人工智能研究，在智能診療技術(shù)研發(fā)、臨床應用及示范推廣等方面取得系列成果。

社會兼職：廣東省醫(yī)院協(xié)會影像管理委員會主任委員，廣東省卒中學會醫(yī)學影像分會主任委員，廣東省生物醫(yī)學工程學會智能醫(yī)學影像分會主任委員，廣東省醫(yī)院協(xié)會設備管理分會副主任委員，廣東省醫(yī)學會腫瘤影像與大數(shù)據(jù)分會副主任委員，中華醫(yī)學會放射學分會頭頸學組副組長，廣東省醫(yī)師協(xié)會放射醫(yī)師分會對比劑學組組長。

獲得成果、獎項、榮譽等：以第一完成人榮獲廣東省科技進步一等獎、廣東醫(yī)學科技獎二等獎，中華放射學會“杰出青年獎”。在《Journal of Clinical Oncology》《Journal of Infection》《Lancet digital health》《Gastroenterology》《European Respiratory Journal》《JAMA Oncology》等國際知名期刊發(fā)表SCI論文160篇、ESI高被引4篇。

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磁共振成像編輯部

2022年8月18日

編輯：徐? ?穎

初審：張? ?琴

復審：王志強

終審：賀光軍

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