比 MRI 輕便、適用，科學家用預測地震技術打造新型人腦成像概念

科技新報
·3 分鐘 (閱讀時間)

磁振造影（MRI）是目前獲取大腦高解析度影像的最佳方法，對於許多神經系統疾病診斷分析來說不可或缺，但除了造價昂貴體積龐大，MRI 在使用上還有許多限制，為此英國科學家提出了一個新技術概念，未來或許將能成為更通用獲取大腦高解析度影像的手段。

「全波場逆推」（full waveform inversion，FWI）運算過去主要被地球科學家應用在繪製地球內部的構造，透過將地震儀的震波數據納入演算法中，科學家可以用來預測地震和尋找石油儲層，但現在，倫敦帝國學院已經為 FWI 找到了潛在的新用途：醫學成像。

在倫敦帝國學院和倫敦大學學院（UCL）進行的這項研究中，研究人員打造了一個頭盔，在內襯中放置多組電聲換能器，發送聲波並記錄通過頭部傳播的能量，再將訊號傳送到電腦中運用 FWI 分析聲音迴響，從而繪製出頭骨內的大腦 3D 影像。

（Source：npj Digital Medicine/Lluís Guasch et al CC BY 4.0）

與現有的大腦成像方法（MRI、CT、PET 掃描）不同，這項技術可以用來對任何患者進行成像，也適用於對高依賴患者的連續監測，同時能由相對較小的設備提供，這意味著它或許能搭載於救護車中，讓患者可以在到達醫院前便進行快速調查。

以目前來說，由於 MRI 不能使用在無法排除金屬植入物或異物的情況中，因此意識不清（如懷疑中風）的患者往往無法使用，而中風是導致成人神經系統殘疾或致死的最常見原因，這種新方法可以說對中風患者具有特殊價值。

據帝國學院地球科學與工程學系博士、研究作者 Lluís Guasch 的說法，這是 FWI 首次被應用於人類頭骨內成像，但研究人員有信心技術將是安全的，因為這項技術使用的是類似超音波掃描的聲波裝置，差別在於超音波無法輕易穿透骨骼，而地球科學家、生物工程師、神經學家攜手合作設計出的新頭盔設備能夠克服這一障礙。

「FWI 過去已經改變了一個領域，現在有可能再改變另一領域」。

在《npj Digital Medicine》期刊刊載的新研究中，團隊已經在一個健康志願者身上測試了頭盔，確認可以使用足以穿過頭骨、卻又不會對人體造成影響的聲波頻率來來獲得高解析度影像。做為未來進入臨床環境中評估的第一步，團隊計畫打造一個新原型機來應用於正常人腦的即時成像。

研究合著者、UCL 教授 Parashkev Nachev 表示，一直以來，MRI 的實用性都被使用方式所限制住，特別是在需要及時介入的急性情況中。透過將創新演算法與超級運算結合，現在團隊能運用相對簡單且安全的方式得到大腦的高解析度影像，這充分說明了先進運算在醫學上的強大應用。

「過去數十年來，神經內科都在等待一種全新、能夠普遍使用的成像方式，FWI 很可能就是那個答案。」

（首圖來源：npj Digital Medicine/Lluís Guasch et al CC BY 4.0）