《Frontiers in Neurology》：Deep learning–accelerated contrast-enhanced 3D MRI for acute optic neuritis: faster acquisition and improved lesion conspicuity
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目的：比较深度学习加速对比增强三维T1加权序列（T1-CUBE-DLS）与标准并行成像加速T1-CUBE序列在检测急性视神经炎（ON）中的表现。
方法：这项前瞻性研究纳入59例疑似急性ON患者（女性38例；平均年龄41.2±12.8岁）。所有患者均在3.0 T
目的：比较深度学习加速对比增强三维T1加权序列（T1-CUBE-DLS）与标准并行成像加速T1-CUBE序列在检测急性视神经炎（ON）中的表现。
方法：这项前瞻性研究纳入59例疑似急性ON患者（女性38例；平均年龄41.2±12.8岁）。所有患者均在3.0 T MRI上行全脑对比增强扫描，包括T1-CUBE-DLS和标准T1-CUBE两种序列。两名不知情的神经放射科医生独立对运动伪影、主观噪声和视神经清晰度进行评分。共识判读记录强化侧别、受累节段和视觉显著性。每根视神经测量强化长度，通过组内相关系数（ICC）和Bland-Altman分析评估观察者间信度。以资深神经眼科医生的临床诊断为金标准。
结果：59例患者中43例（72.9%）确诊为急性ON。T1-CUBE-DLS将采集时间缩短36.2%。两种序列的主观噪声无显著差异（p>0.05），但T1-CUBE-DLS的运动伪影显著减少、视神经清晰度显著提高（均p<0.05）。两种序列的诊断性能无显著差异：灵敏度（88.4% vs. 86.0%）、特异度（93.8% vs. 93.8%）和准确率（89.8% vs. 88.1%；均p>0.05）。T1-CUBE-DLS显示出更强的视觉显著性（p=0.011）和略长的测量强化长度（平均差0.836 mm；p<0.0001）。强化长度测量的ICC在T1-CUBE-DLS为0.91，标准T1-CUBE为0.83，且T1-CUBE-DLS的95%一致性界限更窄（?1.37至1.51 mm vs. ?3.1至2.4 mm）。
结论：T1-CUBE-DLS可将采集时间缩短36.2%，诊断准确性无显著差异，同时改善强化显著性及测量可重复性，支持其作为ON评估中实用且高效的替代方案。
一、研究背景与意义
急性视神经炎（optic neuritis, ON）是一种累及视神经的炎性脱髓鞘疾病，常导致短暂或永久性视功能障碍，可表现为孤立事件或继发于多发性硬化（multiple sclerosis, MS）、视神经脊髓炎谱系疾病（neuromyelitis optica spectrum disorder, NMOSD）及MOG抗体相关疾病（MOG antibody-associated disease, MOGAD）等系统性脱髓鞘综合征。标准诊断流程结合临床病史、神经眼科评估及眼眶MRI，其中对比增强T1加权成像（contrast-enhanced T1-weighted imaging, CE-T1WI）对活动性脱髓鞘高度敏感，强化节段的解剖位置和纵向长度与长期视力恢复和治疗反应密切相关。传统二维快速自旋回波（fast spin echo, FSE）CE-T1WI受部分容积效应和血管搏动伪影影响较大，而三维FSE序列虽能提供更高空间分辨率并减轻部分容积效应，但较长的扫描时间限制了其广泛临床应用。传统加速策略如并行成像（parallel imaging, PI）和压缩感知在高加速因子下会引入放大噪声和几何伪影，降低诊断图像质量。DL-Speed（DLS）是一种商用的深度学习重建框架，通过展开优化网络配合密集跳跃连接和数据一致性约束，从高度欠采样的多线圈k空间数据中重建图像，有效抑制噪声并保持解剖边缘锐利度。此前在脑部和肝脏MRI研究中已证实DLS相比传统PI可获得更优图像质量和更短扫描时间。本研究采用的三维FSE序列为全脑T1-CUBE，一种商用各向同性容积序列。目前尚无前瞻性研究比较DLS加速T1-CUBE与标准PI加速T1-CUBE在急性ON中的应用。本研究旨在填补这一空白，评估图像质量、视神经强化特征及诊断性能，并次要评估读者间测量可重复性。
二、研究方法概述
这是一项前瞻性观察性比较研究，经机构临床伦理委员会批准（IRB编号WDRY2023-Y136），于2025年5月至11月连续筛查临床高度怀疑急性ON的患者。最终纳入59例受试者（女性38例，男性21例；平均年龄41.2±12.8岁，范围16–62岁）。所有检查在配备48通道头线圈的3.0 T SIGNA Architect MRI系统（GE Healthcare，美国）上进行。静脉注射标准剂量钆双胺（Omniscan?, GE Healthcare）后，依次采集两种全脑矢状位三维T1-CUBE序列：T1-CUBE-DLS（DLS加速因子=9）和标准T1-CUBE（PI加速因子=4）。采集顺序在全队列中交替排列以减轻对比剂时机偏倚：31例患者先采集T1-CUBE-DLS，其余28例先采集标准T1-CUBE。两种序列采用相同的采集体素大小（1×1×1 mm3），重建后各向同性体素大小为0.5×0.5×0.5 mm3用于多平面重组（multiplanar reformation, MPR）。两名不知情的神经放射科医生（分别具有8年和6年神经放射学经验）在诊断工作站上独立审阅两组MRI数据集。采用交叉阅读设计分两轮进行，中间设置两周洗脱期以减少回忆偏倚。定性参数包括运动伪影（3分量表）、主观噪声（3分量表）和视神经清晰度（4分量表）。随后两名观察者达成共识评估所有强化相关终点，记录强化的有无、侧别、受累节段及视觉显著性。强化长度由每位观察者沿视神经纵轴独立测量。
三、研究结果
3.1 患者基线特征
59例入组患者中，43例（72.9%）获得急性ON的临床确诊，其余16例（27.1%）为非ON对照组，最终诊断为非动脉炎性前部缺血性视神经病变（n=7）、功能性视力丧失（n=4）、视网膜疾病（n=4）及其他非炎性疾病（n=1）。ON阳性患者中，病因分类为：特发性脱髓鞘性ON（双血清阴性，n=21, 48.8%）、MS相关ON（n=12, 27.9%）、NMOSD（n=6, 14.0%）、MOGAD（n=4, 9.3%）。单侧受累41例（95.3%），双侧2例（4.7%），对应45条受累视神经（右眼20条，左眼25条）。症状持续至MRI扫描的平均时间为7.5±2.6天（范围1–14天）。
3.2 定性图像质量比较
两种序列的主观噪声在两位观察者间均无显著差异（p>0.05）。相比之下，两位观察者均评定T1-CUBE-DLS的运动伪影显著更低、视神经清晰度显著更高（均p<0.05）。观察者间一致性在标准T1-CUBE为中等到良好（κ=0.573–0.679），在T1-CUBE-DLS为中等到几乎完全一致（κ=0.542–0.801）。
3.3 视神经强化与诊断性能
共识判读显示，标准T1-CUBE检出38例视神经强化，T1-CUBE-DLS检出39例。McNemar精确检验显示两种序列在强化检出方面无显著差异（p=1.000）。诊断性能指标：标准T1-CUBE的灵敏度86.0%（37/43）、特异度93.8%（15/16）、准确率88.1%（52/59）；T1-CUBE-DLS的灵敏度88.4%（38/43）、特异度93.8%（15/16）、准确率89.8%（53/59）。两种序列在强化侧别和受累节段分布方面无显著差异。然而，T1-CUBE-DLS显示被评为“强”视觉显著性的病例比例显著高于标准T1-CUBE（p=0.011；Bonferroni校正显著性阈值p<0.0167）。强化长度测量方面，T1-CUBE-DLS测得的长度大于标准T1-CUBE（17.093±5.997 mm vs. 16.257±5.663 mm；平均配对差0.836 mm；95% CI 0.516–1.156 mm；p<0.0001）。观察者间ICC在T1-CUBE-DLS为0.91，标准T1-CUBE为0.83。Bland-Altman分析显示，T1-CUBE-DLS的95%一致性界限（?1.37至1.51 mm）明显窄于标准T1-CUBE（?3.1至2.4 mm），表明前者具有更优的观察者间测量一致性。
四、讨论与结论
本研究证明，尽管T1-CUBE-DLS采集时间缩短36.2%，其诊断准确性与标准T1-CUBE无显著差异，同时运动伪影显著减少、视神经清晰度提高、视觉显著性更强，且在病变测量方面具有更优的观察者间一致性。研究指出，急性ON的影像学挑战源于视神经管径细小、解剖走行倾斜以及易受眼球运动和血管搏动影响。T1-CUBE-DLS通过更高的加速因子缩短采集时间，从而减少了扫描期间的运动窗口，这可能是其运动伪影显著降低的原因。此外，DLS可能在训练框架中通过对比度加权损失优化改善了病变显著性，无需特殊的序列准备。在预后评估方面，Shaw等人报道AQP4抗体阳性ON中初始病变长度超过18.21 mm可预测不良视觉结局，本研究中T1-CUBE-DLS测得的强化长度略长（平均差0.836 mm），但其临床意义尚需对照金标准验证。不过，改进的观察者间一致性支持更可靠的病变长度纵向监测。
研究局限性包括：样本量较小；两种序列在加速因子、采集时间和重建算法上均不同，观察到的益处为综合效应；参考诊断可能受书面MRI报告影响存在合并偏倚；图像质量采用主观而非定量指标评估；尽管设盲和随机化阅读顺序，T1-CUBE-DLS的图像特征可能被有经验的读者识别；强化评估使用了平扫和增强图像；病因分类基于住院期间的临床和血清学发现；本研究为单中心研究，使用特定厂商的深度学习框架和固定加速因子，结果可能不具普适性。
结论翻译：总之，与标准PI加速T1-CUBE相比，T1-CUBE-DLS将采集时间缩短36.2%，诊断准确性无显著差异，同时提供了更优的视神经清晰度、视觉显著性及病变测量观察者间一致性。因此，T1-CUBE-DLS可能代表一种评估急性ON的实用且高效的替代方案，有待在更大规模的多中心环境中进一步评估。
