一、前言

核磁共振造影(Magnetic Resonance Imaging, MRI)以及電腦斷層掃描 (Computed Tomography, CT)為目前臨床上常見的兩種神經影像技術，能以非侵入式方式分析大腦結構與活動。其中，核磁共振造影適用於分析軟組織，如大腦白質結構等，電腦斷層則較適合用於分析含有空氣的組織或骨骼等部位，如分析創傷性腦損傷的顱骨骨折狀況等。

目前神經影像技術仍有許多未被滿足之需求，包括：精準量測大腦不同位置隨著時間的活動變化，例如fMRI具備優異的空間解析度，但時間解析度差；消除眨眼、呼吸、心跳等生理活動對神經影像的干擾；減少CT影像的輻射劑量；與其他臨床資訊結合，提高影像的可解釋性(Interpretability)等。前述需求帶動了MRI與CT的技術創新。本文將著重於介紹新興CT與MRI技術(新興技術摘要請參閱圖一)、AI對神經影像技術的影響，以及CT與MRI之創新案例。

二、新興核磁共振造影技術

新興核磁共振技術包含磁振指紋造影(Magnetic Resonance Fingerprinting, MRF)、磁性粒子造影技術(Magnetic Particle Imaging, MPI)、正子核磁共振造影(Positron Emission Tomography/MRI, PET/MRI)及靜音核磁共振造影(Silent Zero Echo-time imaging, Silent ZTE imaging)等，以下分別介紹：

(一) 磁振指紋造影 (MRF)
磁振指紋造影為使用MRI同時蒐集多種人體組織的核磁共振參數，包括弛緩時間(relaxation time)及質子密度等。此技術利用一系列的射頻脈衝(radiofrequency pulses)，使不同類型的組織產生不同的訊號，再將量測到的訊號進行解析，得到人體各組織的多項核磁共振參數，可應用於組織辨識、癌症診斷、神經及心血管疾病診斷等。相較於傳統的MRI，MRF之優點為可同時提供多種組織之清晰影像，缺點則是需要蒐集多項參數以建立完整的影像，因此掃瞄所需時間較長。

(二) 磁性粒子造影 (MPI)
磁性粒子造影技術為利用磁性奈米粒子(如氧化鐵奈米粒子)做為追蹤劑，追蹤磁性奈米粒子於患者體內之時間與空間分佈，可應用於癌症檢驗、細胞追蹤、分子影像等。MPI具備成像速度快、高靈敏度與專一性等優點，能於短時間內(數毫秒)拍攝出清晰的三維影像，然而磁性粒子將增加檢測的成本，且可能有影響健康的潛在毒性。

(三) 正子核磁共振造影 (PET/MRI)
正子核磁共振造影結合了正子造影(PET)與MRI兩種影像技術。首先利用PET掃描器偵測放射性追蹤劑(radioactive tracers)於體內的分布，同時使用MRI掃描組織，而後再將PET與MRI影像結合在一起。此技術之優點在於可建構高解析度的掃描影像，且受檢者能於單次檢測獲得二種影像資訊，可避免影像融合時面臨的影像對位問題。缺點則是PET掃描是需要注射帶有輻射的追蹤劑。PET/MRI可應用於癌症、神經性退化等疾病檢測。

(四) 靜音核磁共振造影技術(Silent ZTE imaging)
傳統MRI掃描時會因磁場快速切換，而產生易使受測者感到不適的噪音。靜音核磁共振造影技術利用特殊設計的射頻脈衝與磁場梯度，解決噪音問題，可應用於無需或無法使用鎮靜劑或麻醉劑的腦部造影分析。靜音核磁共振造影技術可為患者提供更舒適的檢驗體驗，以獲得較高品質的影像。

三、新興電腦斷層掃描技術

新興核磁共振技術包含光子計數電腦斷層掃描(Photon-counting CT, PCCT)、正子電腦斷層掃描(PET/CT)、雙能量電腦斷層掃描(Dual energy CT, DECT)等，以下分別介紹前述各項新技術：

(一) 光子計數電腦斷層掃描 (PCCT)
傳統電腦斷層掃描使用的X光感測器-閃爍體探測器(Scintillation Detector)，需先將穿透組織的X光轉換成可見光(閃光)後才能被偵測到，且此探測器僅能提供一簇X光的總能量等有限資訊。而PCCT所使用的光子計數器，可直接偵測到每個穿透組織的X光光子與其能量，能提供解析度更高的CT影像，且輻射劑量較低，可應用於癌症分期診斷以及中風、腫瘤及動脈瘤之神經造影。然而PCCT裝置更為複雜且操作較為困難為其主要缺點。

(二) 正子電腦斷層掃描(PET/CT)
正子掃描造影技術(PET)能提供組織代謝功能影像，因此結合正子掃描技術及電腦斷層掃描的PET/CT，可幫助醫療人員準確地判斷有代謝異常的組織及其具體位置。臨床上PET/CT可應用於癌症分期評估、神經功能異常診斷、心臟血流灌注與代謝檢查等。

(三) 雙能量電腦斷層掃描(Dual energy CT, DECT)
雙能量電腦斷層掃描使用兩種高低能量之X光掃描待測組織。能用以辨識具有相似密度或組成略有差異的組織(如脂肪比例)，協助醫師識別病變的組織，或者能降低植入物造成的假影，改善影像品質。另外，DCET的掃描時間較傳統CT短，適用於重症或難以保持靜止的患者。DECT可應用於如顱內出血或腦瘤診斷，然而DECT設備較昂貴，難迅速普及至各醫療機構。

四、人工智慧推動神經影像技術發展

儘管目前的神經影像技術已能提供大腦結構切片以及神經活性分析，但仍難以有效診斷大腦特定組織與神經的細微變化或病程。人工智慧演算法能分析大量的影像數據，識別出肉眼難以區分的異常，並可幫助醫療人員更快速、精準地進行病情診斷及預測，從而提供更好的治療方案。例如，電腦輔助偵測系統 (Computer-aided Detection, CADe)能自動分析醫學影像，找出病變的潛在跡象；CycleGAN 等生成式AI，能將解析度較差之核磁共振影像重建，生成解析度更高之醫學影像；AI與雲科技結合，可使醫護人員即使位處不同地區，仍能即時共享神經影像資訊與相關見解。

五、創新案例

以下列出3項創新MRI與CT案例：

(一) 利用AI強化MRI影像品質-SubtleGAD、SubtleMR
開發廠商：Subtle Medical
Subtle Medical推出多項人工智慧軟體，包括 SubtleGAD、SubtleMR等，以提高 MRI影像品質和效率。其中，SubtleMR使用特殊的影像處理與降噪技術，能提高MRI影響解析度，且適用於市售的任一款MRI設備。目前SubtleMR已被FDA批准使用在大腦、脊柱、肌肉骨骼和腹部等部位的影像。SubtleGAD則能透過AI改善影像品質，以減少所需的追蹤劑劑量(目前研究可減少高達90%的劑量)，進而提高MRI的安全性，適用於新生兒或需常接受MRI掃描之患者。

(二) 利用AI判別CT影像中的組織病變- BrainScan CT System
開發廠商：BrainScan.ai
BrainScan.ai推出以人工智慧為基礎的網路應用程式(web application)-BrainScan CT System，能從CT影像中識別出肉眼難以判斷的腦微小病變，降低醫療錯誤風險，並且可大幅度縮短影像判讀時間，有助於急診室的醫護團隊迅速作出醫療處置。另外，BrainScan CT System採用目前醫療系統普遍使用的醫療影像傳輸格式(DICOM)，可直接透過醫院內的醫療設備中使用。

(三)先進MRI定位解決方案 - AIRx；智慧化的PET/CT設備 - Omni Legend
開發廠商： GE Healthcare
GE Healthcare為核磁共振造影及電腦斷層掃描製造商，且持續推出多款創新解決方案。例如：AIRx解決方案、Omni Legend裝置等。AIRx適用於MRI設備，能使患者每次都能以同樣的位置、角度、與方向進行MRI掃描，以提高掃描結果的一致性，有助於醫生觀察腦部結構的變化。Omni Legend為GE Healthcare新推出的PET/CT，此套設備配有先進的感測器，能以較低的劑量進行快速掃描(與前一代系統相比，能縮短50%以上的掃描時間，且追蹤劑劑量可減少60%以上)，同時還採用人工智慧技術優化影像品質(如校正呼吸等身體活動對影像的干擾)與檢驗流程(如自動定位)，以提供患者更優質的檢測體驗。