華西醫院副院長龔啟勇：腦醫學與人工智慧發展前沿丨CMAI 2018

近日，2018中國醫學人工智慧大會暨第一屆人工智慧雁棲高端論壇在中國科學院大學雁棲湖校區舉行。來自全球的20多位專家學者、醫生和產業界代表齊聚一堂，圍繞人工智慧+醫療、醫學圖像分析、機器學習等熱點領域開展了歷時兩天的深入交流與探討。

作為大會上午醫學人工智慧前沿環節的重量級嘉賓，龔啟勇教授向與會觀眾分享了題為「腦醫學與人工智慧發展前沿」的精彩專題報告。

龔啟勇教授

龔啟勇教授現任華西醫院副院長，是放射領域首位傑青、長江學者特聘教授、基金委「醫學影像」創新群體帶頭人，現擔任國際醫學磁共振學會（ISMRM）精神磁共振學組副主席（暨候任主席）、國際華人醫學磁共振學會主席和Frontiers in Psychiatry分冊Computational Psychiatry主編等職務。他長期從事功能性腦疾病的磁共振神經放射學研究，提出腦行為偶鏈假說並在此基礎上系統地建立精神放射影像體系。因此作為首位中國學者為放射學排名第一的Radiology撰寫精神影像邀約綜述，並受邀領銜主持編寫享有「臨床指南」聲譽的北美臨床放射醫師系列醫學繼續教育培訓教材《Neuroimaging Clinics of North America》之《Psychoradiology》分冊。代表性工作「磁共振影像學分析及其對重大精神疾病腦機制的研究」和「精神影像技術的基礎與臨床應用研究」分別獲2015年國家自然科學獎二等獎和2017年中華醫學科技獎一等獎。並在國家自然科學基金委科學儀器基礎研究專項的資助下研發出具有自主知識產權的磁共振實時互動眼動分析系統,進一步促進了精神放射影像技術的發展。

龔啟勇教授在大會中指出，人工智慧和多模態核磁共振等新興技術極大地促進神經放射診斷學的快速發展並催生了精神放射影像學科新方向，推動並形成了精神疾病客觀標誌物研究與應用新領域。

以下為龔啟勇教授的演講內容，雷鋒網AI掘金志經龔啟勇授權，作了不改變原意的編輯：

龔啟勇教授首先從中美和歐盟的腦計劃講起。

美國的「腦計劃「開始於2013年4月，計劃10年間投入60億美元，從開發新技術、新工具和新方法開始，再實現從神經元普查、大腦工作動態圖像、腦病治療、人腦研究網路等七大目標。歐盟也在同年的10月開啟了人腦計劃，計劃10年間投入10億歐元，旨在通過計算機技術模擬大腦，建立一套全新的、革命性的生成、分析、整合、模擬數據的信息通信技術平台，以促進相應研究成果的應用性轉化。

中國腦計劃則於2018年正式落地，並提出以「一體」和「兩翼」為宗旨。「一體」指的是以闡釋人類認知的神經基礎（認識腦）為主體和核心，「兩翼」指的是腦重大疾病的研究和通過計算和系統模擬推進人工智慧的研究。舉個例子，腦計劃可能會使用人工智慧演算法來篩選腦部醫學影像，進而比較健康大腦和患病大腦，並逐漸形成大腦資料庫。

而分析判斷腦部醫學影像就要用到神經放射診斷學的知識。傳統的影像學檢查無法發現患者的腦功能變化，也就無法得出客觀和定量的診斷、預測和治療指標。

腦功能性疾病是臨床難以處理的重要神經精神疾患。尤其是心理認知障礙等精神類疾病，給個人、家庭和社會帶來沉重的疾病負擔，其具有患病率高（17.5%）、致殘率高、複發率高、求治率低（5%）、自殺率高和治癒率低的特點，在人類疾病負擔最重的前五種疾病之中，精神疾病已佔據了四種，它們分別是抑鬱症、物質濫用、精神分裂症和雙相情感障礙。

然而精神疾病有難確診的特點。Grace Helen Kent和A.J.Rosanoff在1910年的研究就提出，精神疾病和精神健康之間並沒有明確的分界線，而且，從健康到發病的整個過程也十分緩慢，很難察覺。總之，缺乏客觀生物學表徵是解決相關臨床難題的瓶頸。

精神影像學是一個新興的領域，它將醫學影像技術應用於心理健康、神經生理和精神疾病的分析，為臨床診療提供指導。

比起傳統影像檢查，多模態精神磁共振技術實現了精神疾病腦異常的可視化和可量化，而且還具有無放射性、無創和操作簡單等特點。

新興的精神放射影像學有很多優勢，不僅對腦功能性疾病發病機制上實現了深度理解，在檢測上實現了客觀和早期診斷，還在預測上實現了預後和早期干預。另外，多模態的成像技術和人工智慧的結合還使得神經放射學更加的量化和可視化。

舉實際例子來說，利用精神影像學可以解決實際的臨床問題，比如觀測首發精神分裂症患者的腦部異常。

利用多模態精神磁共振技術中的DTI可以發現患者腦蛋白質微觀結構異常。依據「腦行為偶鏈」假說，多模態的磁共振影像可以判斷腦部結構異常和功能異常的關係。 再比如可以用精神影像學來觀測抗精神病藥物治療後的精神分裂症患者的腦部異常。

龔啟勇教授總結出的「腦行為偶鏈」假說。

可以看到，藥物治療後的精神分裂症功能和結構都會得到改善。同樣，可以使用多模態核磁共振技術來觀測抑鬱症患者的腦部結構，比如使用DTI纖維示蹤成像來觀測有抑鬱自殺傾向的神經迴路。用磁化傳遞率（MTR）來觀測耐葯難治性抑鬱的神經迴路。

與AI結合所得到的初步結果顯示，用結構MRI可以預測抑鬱症治療反應的預後情況；用靜息態功能磁共振成像技術定量預測創傷倖存者的個體精神病理；結合機器學習和DTI可對強迫症患者進行客觀精神影像學分類。另外，通過由採集鏈、質控鏈和解析鏈組成的精神影像技術鏈填補了影像技術在精神疾病檢查中的空白。

現在，作為精神影像技術鏈的組成部分之一，在華西醫院已經研製出自主知識產權的基於實時反饋的腦功能磁共振視覺刺激與眼動分析系統。

總的來說，多模態的核磁共振技術和AI等先進工具使得神經放射診斷學形成了精神影像學科新分支。也使得腦疾病的精準醫學成為可能。

最後，龔啟勇教授總結到，精神影像學已成為國際放射學發展的重要熱點領域，不僅推動了重大神經精神疾病的病理機制探討，還形成了腦疾病客觀標誌物的臨床研究與應用新領域，尤其是開始影響到重大腦功能性疾病的臨床實踐和管理。

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