中国神经再生研究(英文版) ›› 2026, Vol. 21 ›› Issue (9): 4135-4147.doi: 10.4103/NRR.NRR-D-25-00332
Qingqin Xu1, 2, #, Jianwei Lu1, 2, #, Zhongfu Zhang1, 2, Dongsheng Xu1, 2, *, Chengxiang Guo3, *
摘要:
由缺血性脑卒中、阿尔茨海默病和帕金森病引发的认知障碍,可呈现出独特的结构性及网络层面改变。脑部磁共振成像(MRI)作为评估这些改变的无创高分辨率手段,配合深度学习技术则可实现强大的自动化分析功能。鉴于病灶精确勾画、异常区域精准定位及可靠疾病分类对临床决策至关重要,文章重点关注深度学习技术在脑磁共振成像(MRI)分析中的应用,重点聚焦三大核心任务:病灶分割、目标检测与图像分类。近期广受认可的研究表明:缺血性脑卒中研究已实现顶尖病灶分割性能:优化后的U型卷积网络(U-Net)与混合卷积神经网络(CNN)-Transformer模型在描绘局灶性损伤时,Dice评分可达0.911。阿尔茨海默病研究通过三维卷积神经网络、Transformer模型及多模态融合技术,使分类与分期准确率较单模态基线提升逾10%,实现了对弥漫性皮层萎缩的更精准检测。帕金森病影像研究虽缺乏明显结构性病变,但通过ResNet与Vision Transformer骨干网络识别细微且空间分布的异常,显著提升早期阶段鉴别能力。当前面临的持续挑战包括:大型高质量标注数据集稀缺、跨机构变异性显著、标注成本高昂及可解释性有限,这些因素阻碍了临床应用整合。突破这些障碍需要联合学习缓解数据稀缺性并保障隐私,运用领域适应技术降低跨机构差异,采用自动化标注与低资源训练策略降低标注成本,借助可解释人工智能提升可解释性,从而确保模型稳健性、隐私性和透明度。文章综述了正在重塑认知障碍脑成像分析的新兴方法、创新技术及新范式。从机制层面看,深度学习通过整合分层多尺度空间特征、建模长程功能连接障碍、融合结构与功能影像来更精准呈现网络级病理变化,从而提升认知障碍分析能力。综上所述,将网络架构与疾病特异性影像特征及任务需求相匹配,可显著提升认知障碍MRI分析的准确性、稳健性与泛化能力。未来研究应聚焦多模态融合、结构-功能耦合、跨疾病评估,并将人工智能工具嵌入临床工作流程,以支持早期检测、个性化治疗方案制定及大规模临床应用。
https://orcid.org/0000-0002-8477-5377 (Dongsheng Xu);
https://orcid.org/0009-0003-1265-7181 (Chengxiang Guo)