Μπορεί η μηχανική μάθηση να προσφέρει μαγνητικές τομογραφίες εγκεφάλου διάρκειας ενός λεπτού;

Με μερικές βελτιώσεις, συμπεριλαμβανομένης της μηχανικής μάθησης, μια ποσοτική τεχνική που ονομάζεται δακτυλικό αποτύπωμα MR θα μπορούσε να κάνει πραγματικότητα μια κλινική μαγνητική τομογραφία εγκεφάλου διάρκειας ενός λεπτού, σύμφωνα με μια ομιλία που παρουσιάστηκε στην πρόσφατη International Society for Magnetic Resonance in Medicine.ISMRM) συνάντηση στο Λονδίνο.

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ ανέπτυξαν ένα πλαίσιο λήψης και ανακατασκευής δακτυλικών αποτυπωμάτων μαγνητικής τομογραφίας για ποσοτική και πολλαπλή αντίθεση απεικόνισης που απαιτεί χρόνο σάρωσης περίπου ένα λεπτό και χρόνο ανακατασκευής μόλις πέντε λεπτά.

Με τη βοήθεια ενός αλγόριθμου μηχανικής μάθησης για σύνθεση εικόνας, η μέθοδος μπορεί να παρέχει πέντε εικόνες υψηλής ποιότητας με κοινές κλινικές αντιθέσεις σε ισοτροπική ανάλυση 1 mm, καθώς και ποσοτικούς χάρτες T1, T2 και πυκνότητας πρωτονίων, σύμφωνα με τον παρουσιαστή. Σόφι Σάουμαν και συναδέλφους.

Η Συνάντηση ISMRM πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με την Ευρωπαϊκή Εταιρεία Μαγνητικού Συντονισμού στην Ιατρική και τη Βιολογία και τη Διεθνή Εταιρεία Ακτινογράφων και Τεχνολόγων MR.

Περιθωριο ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ

Σίγουρα υπάρχει χώρος για επιτάχυνση της μαγνητικής τομογραφίας. Η παραδοσιακή μαγνητική τομογραφία λειτουργεί σε δεδομένα k-space, επιτρέποντας έτσι τη γρήγορη ανακατασκευή χρησιμοποιώντας τυπικές μεθόδους παράλληλης απεικόνισης, σύμφωνα με τον Schauman.

Ωστόσο, «οι χρόνοι σάρωσης είναι μεγάλοι και συχνά αποκτώνται χοντρές φέτες για να ξεπεραστεί αυτό», είπε. «Οι περισσότερες κλινικές μαγνητικές τομογραφίες είναι T1 ή T2. Έτσι, η αντίθεση της εικόνας είναι ποιοτική και όχι ποσοτική».

Οι σύγχρονες, εξαιρετικά υποδειγματοληπτικές μέθοδοι λήψης μπορούν να μειώσουν δραστικά τους χρόνους σάρωσης, καθώς και να κωδικοποιήσουν τις ιδιότητες του ιστού με ποσοτικό τρόπο. Ωστόσο, αυτοί οι ταχύτεροι χρόνοι απόκτησης έρχονται συχνά με κόστος μεγαλύτερου χρόνου ανασυγκρότησης, καθιστώντας αυτές τις τεχνικές μη πρακτικές σε κλινικές συνθήκες, σύμφωνα με τον Schauman.

«Για να μεταφραστεί η σύγχρονη μαγνητική τομογραφία σε κλινικά χρήσιμα εργαλεία, χρειαζόμαστε γρήγορη απόκτηση, χρειαζόμαστε ταχύτερη ανακατασκευή και χρειαζόμαστε ευελιξία στην απόκτηση τόσο των αντιθέσεων που είναι χρήσιμες για τους κλινικούς ιατρούς όσο και της ποσοτικής απεικόνισης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί, για παράδειγμα , σε διαχρονικές μελέτες», είπε.

Δακτυλικό αποτύπωμα MR

Οι ερευνητές στράφηκαν στη μαγνητική τομογραφία για να επιδιώξουν αυτόν τον στόχο. Η λήψη δακτυλικών αποτυπωμάτων με μαγνητική τομογραφία είναι μια ποσοτική τεχνική που επιτρέπει την ταυτόχρονη μέτρηση πολλαπλών ιδιοτήτων ιστού σε μια ενιαία λήψη δεδομένων.

Στο έργο τους, οι ερευνητές του Στάνφορντ χρησιμοποίησαν μια μικροσκοπική ακολουθία δακτυλικών αποτυπωμάτων MR προβολής πολλαπλών αξόνων με χρυσή γωνία. Αυτή η μέθοδος αποδίδει ισότροπη ανάλυση 1 mm για ολόκληρο τον εγκέφαλο, ωστόσο αυτό δεν είναι επί του παρόντος εφικτό για χρήση λόγω της ανάγκης για περισσότερο από τέσσερις ώρες χρόνου ανακατασκευής.

Σε μια προσπάθεια να καταστήσουν το μαγνητικό αποτύπωμα μια ακόμη πιο υποσχόμενη μέθοδο για κλινικές ρυθμίσεις, οι ερευνητές προσπάθησαν να ενσωματώσουν μια μέθοδο γρήγορης ανακατασκευής, είπε ο Schauman. Χρησιμοποίησαν μια τεχνική ανακατασκευής υποχώρου που διαρκεί περίπου επτά λεπτά για να εκτελεστεί και περιλαμβάνει τρία στοιχεία υποχώρου – αντί για τα συνηθισμένα πέντε που χρησιμοποιούνται – και τρία πηνία.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν στη συνέχεια σύνθεση που βασίζεται στη μηχανική μάθηση για να βελτιώσουν περαιτέρω την ποιότητα και την ταχύτητα σάρωσης. Για να εκπαιδεύσουν τον αλγόριθμο, χρησιμοποίησαν δεδομένα από 14 υγιείς εθελοντές. Από τα 14 υποκείμενα, τα 10 χρησιμοποιήθηκαν για εκπαίδευση, δύο χρησιμοποιήθηκαν για επικύρωση και δύο χρησιμοποιήθηκαν για τη δοκιμή του μοντέλου - ένα προηγουμένως προταθέν δίκτυο δημιουργίας αντιπάλων.

«Για να βελτιωθεί η ευρωστία του αγωγού στην κλινική, συμπεριλήφθηκε ένας μεγάλος προσκοπικός έλεγχος οπτικού πεδίου διάρκειας 30 δευτερολέπτων», είπε ο Schauman. «Σε μελλοντικές εργασίες, σκοπεύουμε να χρησιμοποιήσουμε το prescan για την εκτίμηση B0 και B1, αλλά προς το παρόν, το χρησιμοποιούμε για να βελτιστοποιήσουμε τη συμπίεση του πηνίου μας για να καταστείλουμε το σήμα έξω από το οπτικό πεδίο χρησιμοποιώντας μια μέθοδο που ονομάζεται [εικονικά πηνία βελτιστοποιημένης περιοχής (ROVir) ] και επίσης εφαρμόζει αυτόματα μετατοπίσεις στα δεδομένα [για να] διασφαλίσει ότι ο εγκέφαλος ήταν κεντραρισμένος στο οπτικό πεδίο."

Σε σύγκριση με τις εικόνες που ανακατασκευάζονται χρησιμοποιώντας την παραδοσιακή τεχνική που διαρκεί τέσσερις ώρες, η μέθοδος γρήγορης ανακατασκευής έχει περισσότερα τεχνουργήματα υποδειγματοληψίας, περισσότερη θόλωση και περισσότερο θόρυβο, είπε ο Schauman.

"Ωστόσο, εάν αυτές οι πληροφορίες μπορούν να ανακτηθούν στο δίκτυο σύνθεσης, όλα αυτά δεν έχουν καθόλου σημασία", είπε.

Στα δύο υποκείμενα της δοκιμής, οι συντιθέμενες εικόνες ταχείας λήψης διαβαθμισμένης μαγνήτισης (MP-RAGE), T1-weighted, T2 με εξασθενημένη ανάκτηση υγρού (FLAIR) και ανάκτησης διπλής αναστροφής (DIR) είχαν πολύ παρόμοιες εικόνες. δείκτες δομικής ομοιότητας σε σύγκριση με συνθετικές εικόνες που παράγονται από την τεχνική ανακατασκευής αναφοράς.

«Οι μελλοντικές κατευθύνσεις του έργου περιλαμβάνουν τη συνεχή συλλογή κλινικών δεδομένων, με στόχο τη συμπερίληψη ασθενών στο σύνολο δεδομένων εκπαίδευσης χρησιμοποιώντας ημιεποπτευόμενες μεθόδους και βελτιωμένη στιβαρότητα του αγωγού όσον αφορά την τοποθέτηση του ασθενούς στο οπτικό πεδίο», είπε ο Schauman. «Σκοπεύουμε επίσης να βελτιστοποιήσουμε περαιτέρω την αντιστάθμιση χρόνου/ποιότητας αποκτώντας ταχύτερους χάρτες B0 και B1 για βαθμονόμηση της ποσοτικής απεικόνισης».

• Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στις AuntMinnieEurope.com © 2022 έως AuntMinnieEurope.com. Οποιαδήποτε αντιγραφή, αναδημοσίευση ή αναδιανομή του AuntMinnieEurope.com το περιεχόμενο απαγορεύεται ρητά χωρίς την προηγούμενη γραπτή συγκατάθεση του AuntMinnieEurope.com.

Ο ορθοστάτης Μπορεί η μηχανική μάθηση να προσφέρει μαγνητικές τομογραφίες εγκεφάλου διάρκειας ενός λεπτού; εμφανίστηκε για πρώτη φορά σε Κόσμος Φυσικής.

• Coinsmart. Το καλύτερο ανταλλακτήριο Bitcoin και Crypto στην Ευρώπη.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΠΡΟΣΒΑΣΗ.
• CryptoHawk. Ραντάρ Altcoin. Δωρεάν δοκιμή.
• Πηγή: https://physicsworld.com/a/can-machine-learning-deliver-one-minute-brain-mri-scans/