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AI赋能:揭示多发性硬化灰质隐匿病灶

2026-07-09 00:45 Robert Zivadinov, Mi University at Buffalo 阅读 0
核心摘要: 多发性硬化(MS)患者的灰质病变长期以来难以通过常规MRI检测,成为临床诊断和治疗的盲点。由布法罗大学领导的国际团队开发了一种生成式人工智能(AI)框架MMCLE,能够通过分

AI赋能:揭示多发性硬化灰质隐匿病灶

多发性硬化症(MS)是一种复杂的神经系统疾病,其对患者认知功能和疾病进展的影响,很大程度上与大脑灰质病变相关。然而,长期以来,这些关键的灰质病变在常规磁共振成像(MRI)扫描中几乎“隐形”,成为临床诊断和研究的一大盲点。尽管过去十年间,新型MS治疗药物在显著减缓白质病变进展方面取得了成功,但由于灰质病变难以追踪,其对认知障碍的干预效果仍受限制。

如今,这一困境有望被彻底改变。由布法罗大学(University at Buffalo)领导的国际科学家与临床医生团队,成功开发了一种生成式人工智能(AI)框架,能够通过分析现有的常规MRI扫描数据,揭示这些此前无法察觉的皮层(灰质)病变。这项突破性研究成果已发表在Communications Medicine期刊上,预示着MS诊断和治疗将迈入一个新时代。

该AI框架的核心在于其独特的分析能力。传统的MRI扫描虽然在单个图像切片上无法清晰显示灰质中的微小病变,但生成式AI模型能够深入分析不同扫描对比度之间图像的相互关系。它能捕捉到组织行为中极其细微、肉眼难以察觉的差异,从而合成并重建出缺失的病理学图景。研究团队将多种先进的图像处理技术相结合,最终形成了一套名为MMCLE(多模态皮层病变增强)的新协议。

MMCLE算法的强大效力在ORATORIO临床试验数据库中得到了验证。该试验是一项针对MS药物Ocrelizumab的大型III期临床研究,包含了700多名参与者。当MMCLE算法应用于这些患者的MRI数据时,它揭示了惊人的隐藏损伤:虽然标准扫描主要显示白质指标,但AI却在每位患者身上发现了15至20个此前未见的皮层病变,整个队列中累计检测到超过11,000个未被发现的病变。这些数据充分证明了灰质中存在大量持续性损伤,而这些损伤在传统方法下一直被忽视。

这项技术的应用前景广阔。由于MMCLE算法能够完美兼容现有的常规MRI扫描设备,医疗机构无需投入数百万美元购买升级的成像硬件。医生可以立即将患者的旧有或当前扫描数据通过该软件进行处理,从而更准确地评估患者的真实疾病进展,尤其是在残疾和认知功能下降等隐性指标方面。

论文资深作者、布法罗大学雅各布斯医学院神经病学系杰出教授兼布法罗神经影像分析中心(BNAC)主任Robert Zivadinov博士强调:“首次能够观察到这些此前隐藏的MS疾病进展指标,包括认知障碍和残疾,是一项重要的进步。”他指出,这一发现对MS研究和临床护理具有深远影响,将使制药公司能够重新评估过去数十年的临床试验数据,并开发出专门针对大脑灰质认知衰退的新型药物。

论文第一兼通讯作者、布法罗大学雅各布斯医学院神经病学和生物医学信息学副教授Michael G. Dwyer博士补充道:“我们一直对这些皮层病变的存在却无法被看到感到非常沮丧。组织病理学家几十年来在尸检组织中清楚地证实了MS中持续发生的许多损伤,但常规MRI无法显示。这项合作是AI在医学领域成功应用的典范,我们现在可以从MRI扫描中获取这些极其有用的数据,而这些数据在没有AI的情况下是无法被提取出来的。”

这项由布法罗大学、MS中心阿姆斯特丹以及Genentech等学术界和工业界团队合作完成的研究,不仅弥补了MS病理学的重要空白,更开启了疾病诊断和治疗的新纪元。通过揭示大脑中大量“隐形”的病理变化,它将对未来的临床试验设计和药物研发产生巨大影响,有望为MS患者带来更精准的诊断和更有效的治疗方案。


参考文献: Dwyer, M.G., Bergsland, N.P., Bartnik, A. et al. Generative artificial intelligence reveals hidden gray matter lesions in multiple sclerosis. Commun. Med. 3, 137 (2023). DOI: 10.1038/s43856-023-00371-x
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