卡内基梅隆大学的一个研究团队与克利夫兰诊所的心血管创新研究中心合作，开发了一套人工智能(AI)系统，该系统能够解读医学领域中心脏磁共振成像(MRI)等一些最复杂的心脏扫描图像，且无需手动标记的训练数据。
这套新系统CMR-CLIP通过将心脏动态图像与相应的临床放射学发现相关联来解读心脏磁共振成像。在测试中，它的表现明显优于通用人工智能模型，某些方面甚至高出35%。该系统还显示出在改善心脏扫描图像分析、病例查找和临床决策支持方面的巨大潜力。
"这项研究表明，领域专用基础模型在专业临床应用中可以比通用人工智能系统提供明显更好的结果，"卡内基梅隆大学机械工程系副教授、该研究共同负责人丁兆(音译，Ding Zhao)表示。"通过设计能够反映心脏磁共振成像数据结构和复杂性的模型，而不是适应通用图像模型，我们可以达到新的性能和临床效用水平。"
克利夫兰诊所的David Chen博士是该项目的共同负责人，他强调了这项工作的临床影响："心脏磁共振成像的解读极为专业且耗时。像CMR-CLIP这样的系统有潜力通过自动化筛查和解读辅助来支持医生，特别是在缺乏足够专家的情况下。这类诊断辅助工具对改善患者获得这种强大诊断技术的机会至关重要。"
心脏磁共振成像在很大程度上被视为评估心脏结构、功能和组织状态的黄金标准。一次扫描可以提供心脏的全面视图，并揭示泵血功能、肌肉损伤、血流和结构性异常。然而，每次检查可能包含数百到数千张不同视角和时间点的图像。即使对于训练有素的专家，解读一次检查也可能需要40分钟或更长时间。由于这项技术成本高昂且主要集中在大型医疗中心，能够满足日益增长的临床需求的专家数量有限。
这种复杂性与有限数据的结合，也使得心脏磁共振成像成为人工智能最具挑战性的领域之一。大多数机器学习系统需要大量精心标记的数据集，但在心脏成像领域，专家标注却很稀少，制作耗时且扩展成本高昂。
为了克服这一障碍，研究团队利用了一种已整合到常规临床工作流程中的资源：放射学报告。每次心脏磁共振成像都附有一份书面报告，医生在报告中记录主要发现。研究团队训练CMR-CLIP，使其将磁共振成像图像序列与这些自然的临床报告进行匹配，而不是进行手动标记，从而使模型能够直接从医生的真实描述和解读中学习。
CMR-CLIP不将心脏磁共振成像视为静态图像的集合，而是将每次检查表示为跳动心脏的视频。该模型处理心脏的多个标准视角以及捕捉运动和组织行为的时间解析序列。通过这种方式，模型能够像心脏病专家检查扫描图像一样，同时捕捉结构和运动。
该系统使用克利夫兰诊所超过13,000个真实匿名患者研究进行了训练，从而从超过一百万张图像和数十万段运动序列中学习，这些数据来自十多年间收集的资料。在测试中，CMR-CLIP能够识别心脏疾病，而无需直接使用这些特定标记进行训练，它通过匹配如"左心室扩大"等描述图像的提示来实现。
更值得注意的是，CMR-CLIP仅凭单一疾病示例，通常就能达到其他需要数十个标记病例的系统相同的性能。在更专业的诊断任务中，该模型达到了接近临床水平的表现，包括对某些心脏疾病的准确率达到99%。它还展示了使用自然语言搜索大型扫描数据库并找到相似病例的能力。这样一来，医生有一天或许能快速比较具有罕见或复杂扫描图像的患者。
一个重要的测试，检验该系统是否确实学会了有意义的表示，是在其训练机构之外进行的外部评估。该模型基于两个完全独立的数据集（一个来自法国，一个来自佛罗里达克利夫兰诊所）提供了强劲的结果，这表明它能够跨单一医院系统进行泛化。
克利夫兰诊所心脏磁共振成像负责人、临床负责人兼该研究共同作者Deborah Kwon医学博士表示："这项工作为医学人工智能指明了一个新方向，它展示了如何利用广泛的临床数据来训练模型，而无需耗时的手动标记。这项技术不仅有潜力提高效率，还能提高诊断报告质量，以支持更一致和更具临床意义的解读。此外，它还可以作为极其专业化和复杂成像领域的重要教学工具。"
未来，研究团队计划将该模型扩展到其他心脏成像序列，包括灌注成像、T2加权成像和参数成像，并探索在自动化诊断报告生成系统和资源有限应用中临床决策的交互式支持方面的应用可能性。这项研究已发表在《自然通讯》(Nature Communications)上。
关于工程学院：卡内基梅隆大学工程学院是声誉最高的技术学院之一，以其在研究中对跨学科合作的强烈关注而闻名。该学院以其在科学和实际问题上的工作而闻名。我们的"创客"文化深深植根于我们所做的一切，并带来新颖的方法和突破性成果。我们享有盛誉的教授们专注于创新管理和工程学，以实现变革性成果，促进我们社区、国家和世界的智力和经济活力。
关于克利夫兰诊所
克利夫兰诊所是一个非营利性学术医疗中心，拥有多种专业领域，将临床和医院护理与研究和教育相结合。克利夫兰诊所于1921年由四位著名医生创立，愿景是基于合作、同情和创新的原则提供卓越的患者护理。自成立以来，它已实现了众多医学突破，包括冠状动脉旁路手术和美国首例面部移植手术。克利夫兰诊所在美国和世界范围内因其专业知识和护理而持续获得认可。在全球83,000名克利夫兰诊所员工中，有6,600多名受雇医生和研究人员，以及21,900名注册护士和扩展临床专业人员，涵盖140个医学专业和子专业。克利夫兰诊所是一个拥有6,725张床位的医疗系统，其主校区位于克利夫兰市中心附近，占地约70万平方米，包括23家医院、300家门诊机构，地点分布于俄亥俄州东北部、佛罗里达州、内华达州拉斯维加斯、加拿大多伦多、阿联酋阿布扎比和英国伦敦等地。2025年，克利夫兰诊所医疗系统记录了1,590万次门诊治疗、343,000次住院和观察以及336,000次手术和治疗。
编辑注：克利夫兰诊所新闻服务可根据要求提供访谈和广播质量的B-roll材料。
【全文结束】
