AI破譯MRI，他們讓兒童腦癱診斷走向標準化

　　兩千多年前，《黃帝內經》中提出“上醫治未病”，即醫術最高明的醫生治療還沒有發生的病，是能夠預防疾病的人。

　　如今，伴隨著科技的發展和進步，這句千年箴言正在賦予新的內涵。面對兒童致殘首因——腦癱的早期預警難題，西安交大一附院聯合全國十余家醫療機構，基于常規磁共振成像（MRI），首次構建6月齡至2歲嬰幼兒腦癱風險智能預測模型，突破“確診晚、干預遲”的臨床困境。

　　相關成果近日發表于《柳葉刀-開放科學》及《IEEE Trans Med Imaging》，為全球腦癱早期防控提供切實可行的“中國方案”。

　　團隊正在為患兒做MRI檢查。受訪者供圖

　　零起步，構建數據庫

　　這項研究的起源可追溯至2010年。當時，剛從香港大學完成博士后研究的楊健在導師指導下選擇了腦發育方向。“在當時，嬰幼兒的腦發育問題備受社會關注。”西安交通大學第一附屬醫院影像科教授楊健告訴《中國科學報》。

　　西安交大一附院作為一家綜合性醫院，當時尚未有腦發育專病的數據積累。“為保證研究順利推進，我們每天利用午休兩小時，為前來就診的存在腦發育問題的嬰幼兒提供核磁檢查。”楊健坦言，嬰幼兒MRI檢查相比成人更具挑戰，哭鬧、體位移動等問題頻發，“往往一個輕微動作就需重新掃描，但我們始終堅持了下來。”

　　隨著基礎數據的不斷增加，15年間，團隊先后獲得國家科技部重點研發計劃、國家自然科學基金等十余個重點項目的支持，研究方向也從最初的嬰幼兒神經系統發育拓展至局灶性腦白質損傷。“通過對全國13家醫院萬余例腦發育數據的分析，我們發現點狀腦白質損傷占比高達23%，進而決心深入探究其高發病率背后的機制。”楊健解釋道。

　　患兒智能早期篩查。受訪者供圖

　　從人工評估到AI智能判讀

　　目前醫學界普遍認為，腦癱防控關鍵在于早發現、早干預。傳統診斷方法主要依賴醫學影像和全身運動質量評估（GMs）。然而楊健指出，不同設備、不同醫師的影像判讀結果存在差異，“即便完成MRI掃描，基層醫生也常難以確診，患兒家屬仍須輾轉大醫院，加重家庭與社會負擔。”

　　影像診斷5個關鍵腦區。受訪者供圖

　　研究團隊識別出內囊后肢、半卵圓中心皮質脊髓束、大腦腳、丘腦及豆狀核五個腦區異常信號或萎縮，是腦癱的五大獨立預測因素。基于這一發現，他們創新構建視覺列線圖模型，將復雜影像信息轉化為直觀的風險評分，使風險概率一目了然。

　　“嬰幼兒全身自發運動評估雖是國際公認方法，但技術門檻高。以往我科需派醫護人員至復旦大學附屬兒科醫院進修半年以上，并經大量臨床實踐才能合格操作，導致掌握該技術的專業人員極為稀缺。”西安交大一附院新生兒科主任周熙惠表示。

　　為此，楊健團隊聯合西安交通大學機械學院教授徐光華團隊，研發了基于人工智能的視頻評估系統。家長僅用手機拍攝嬰兒自然活動視頻并上傳至小程序，后臺AI即可自動分析并輸出風險評估結果，實現腦癱早期篩查。“該系統基于我們上千例病例大數據訓練而成，有助于在偏遠地區推進標準化診斷，消除地域和醫院級別差異。”楊健表示，目前該技術正處于驗證階段，團隊期望盡快向全國推廣。

　　團隊成員、西安交通大學第一附屬醫院影像科副研究員李賢軍補充說，若患兒通過小程序初篩顯示風險，可至就近醫院進行核磁檢查，基層醫生通過比對團隊開發的視覺列線圖模型即可快速完成診斷驗證。“該模型已在全國13家醫療單位的383名患兒中完成驗證，預測精度達95%，在預測準確性、臨床適用性及基層適配性方面均表現優異。”

　　團隊對新生兒MRI檢查前準備。受訪者供圖

　　攻堅技術難題，推動基層早診早治

　　回顧攻關歷程，楊健表示最大的困難在于嬰幼兒腦區圖像的分割與處理。成人腦區分割已有成熟軟件支持，但嬰幼兒腦白質對比度低、發育變化大，傳統方法常無法精準識別。“我們與上海科技大學教授沈定剛等國內頂尖團隊合作，歷時十年才突破關鍵技術。”

　　此外，2024年團隊對來自全國多家醫院的1200多例腦癱兒童MRI數據，與聯影智能石峰團隊進行標準化處理，包括深度學習超分處理和影像分類，以構建高質量訓練集。

　　目前，團隊正致力于腦癱智能診斷的深入研究，重點攻關圖像分割、病灶檢測與三維重建技術。在實驗室中，一套智能調控機械臂系統格外引人注目。據團隊成員、西安交通大學第一附屬醫院主治醫師卞益同介紹，該系統可在影像分析基礎上定位腦部特定靶點，通過精準刺激靶點實現干預康復。“連續干預一個月后，患兒腦神經纖維連接可發生重塑，康復效果顯著，這為我們帶來很大信心。”卞益同表示，目前該設備已完成醫院醫務部備案，進入臨床應用階段。

　　十五年研究中，團隊始終堅持長期隨訪，關注患兒入學情況、學習能力及生活自理水平。“隨訪既有助于掌握康復效果，也能幫助團隊為經濟困難家庭申請減免項目，切實助力患兒康復。”楊健說。

　　人腦復雜而神秘，腦癱防控仍面臨諸多挑戰。團隊未來目標是通過智能診斷技術的持續優化，不斷提升腦癱早期診斷準確率，并推動其在基層廣泛應用。

　　“6個月內兒童腦癱診斷屬早期診斷。越早診斷，患兒異常運動模式和姿勢尚未固化，干預效果越好——這正是我們努力的方向。”楊健總結道。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1109/TMI.2025.3575084

　　https://doi.org/10.1016/j.eclinm.2025.103364