卡耐基梅隆大学与克利夫兰诊所合作开发AI系统，“读心”有术

2026年5月21日，卡耐基梅隆大学的研究团队与克利夫兰诊所（Cleveland Clinic）心血管创新研究中心合作，开发出一套人工智能（AI）系统，能够解读医学中最复杂的心脏扫描技术之一——心脏磁共振成像（MRI），且无需人工标注的训练数据。

这套名为CMR-CLIP的新型系统通过将心脏动态影像与对应的临床放射报告相关联来解读心脏MRI扫描。在测试中，其性能显著优于通用AI模型，部分场景下提升幅度超过35%。该系统还在心脏影像分析、病例检索和临床决策支持方面展现出巨大潜力。

"这项研究证明，在专业临床应用中，领域专用的基础模型可以显著优于通用AI系统，"卡耐基梅隆大学机械工程系副教授、本研究联合首席研究员Ding Zhao表示。"通过设计能够反映心脏MRI数据结构和复杂性的模型，而非适配通用图像模型，我们可以实现性能和临床效用的新突破。"

克利夫兰诊所的David Chen博士是本项目联合首席研究员，他强调了这项工作的临床意义。"心脏MRI解读是一项高度专业化且耗时的工作。像CMR-CLIP这样的系统有潜力通过自动筛查和解读支持来帮助临床医生，特别是在专家解读人员有限的情况下。这类解读辅助工具对于改善患者获取这一强大诊断技术的渠道至关重要。"

心脏MRI被广泛认为是评估心脏结构、功能和组织健康的黄金标准。单次扫描可以提供心脏的全面视图，包括泵血性能、肌肉损伤、血流和结构异常。然而，每次检查可能包含跨多个视角和时间点的数百到数千张图像。即使对于受过训练的专家，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集中在大型医疗中心，能够满足日益增长临床需求的专家供应有限。

复杂性和有限数据的结合也使心脏MRI成为AI最具挑战性的领域之一。大多数机器学习系统依赖于经过仔细标注的大型数据集，但在心脏成像领域，专家注释稀缺、制作耗时且规模化成本高昂。

为了克服这一障碍，研究团队利用了常规临床工作流程中已有的资源：放射报告。每次心脏MRI检查都配有一份书面摘要，临床医生会在"印象"部分记录关键发现。研究团队没有依赖人工标注，而是训练CMR-CLIP将MRI图像序列与这些自然语言临床摘要进行对齐，使模型能够直接从医生在实践中描述和解读扫描的方式中学习。

CMR-CLIP没有将心脏MRI视为静态图像集合，而是将每次检查呈现为心脏跳动的视频。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分辨序列。这使模型能够同时捕捉结构和运动，就像心脏病专家在审阅扫描时所做的那样。

该系统基于克利夫兰诊所13,000多份去标识化的真实患者研究进行训练，从十多年间收集的超过一百万张图像和数十万条运动序列中学习。

在测试中，CMR-CLIP能够在"零样本"（zero-shot）设置下识别心脏疾病——这意味着它从未直接接受过这些特定标签的训练，只需将图像与描述性提示（如"左心室扩大"）匹配即可。

更引人注目的是，仅通过一个疾病示例，CMR-CLIP的性能通常可以与需要数十个标注病例的其他系统相媲美。在更专业的诊断任务中，该模型达到了接近临床水平的性能，包括对某些心脏疾病的准确率高达99%。

它还展示了使用自然语言在大型扫描数据库中进行搜索的能力，能够检索相似病例，这有朝一日可以帮助临床医生快速比较患有罕见或复杂表现的患者。

当在训练机构之外进行评估时，该系统是否真正学习到有意义表征的关键考验到来了。该模型在两个完全独立的数据集上（一个在法国收集，一个在克利夫兰诊所佛罗里达分院）仍然表现出色，表明它可以超越单一医院系统进行泛化。

"这项工作展示了如何利用大规模临床数据来训练模型，而无需耗时的人工标注，为医疗AI指明了新方向，"克利夫兰诊所心脏MRI主任、本研究临床负责人和合著者Deborah Kwon医学博士表示。"这项技术不仅有可能提高效率，还有可能提高报告质量，支持更一致和更具临床意义的解读，并在这个高度专业化和复杂的成像领域作为重要的教学工具。"

展望未来，研究团队计划将该模型扩展到更多心脏成像序列，包括灌注成像、T2加权成像和参数映射，以及探索在资源有限应用中的自动报告生成和交互式临床决策支持系统。

本研究发表在《Nature Communications》上。CMR-CLIP代码库公开发布于：github.com/Makiya11/CMRCLIP。

关于卡耐基梅隆大学工程学院：

卡耐基梅隆大学工程学院是一所顶级工程学院，以其在研究中有意聚焦跨学科合作而闻名。学院以研究兼具科学价值和实际意义的问题著称。"创客"文化深深植根于学院所做的一切，带来了新颖方法和变革性成果。备受赞誉的教师专注于创新管理和工程，以产生将推动社区、国家和世界智力和经济活力的变革性成果。

关于克利夫兰诊所：

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克利夫兰诊所是一个拥有6,725张床位的医疗系统，包括克利夫兰市中心附近占地173英亩的主校区、23家医院、300个门诊设施，覆盖俄亥俄州东北部、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。2025年，克利夫兰诊所医疗系统全年门诊接诊1,590万人次，住院和观察34.3万人次，手术和操作33.6万次。