Может ли машинное обучение выполнять МРТ-сканирование мозга за одну минуту?

Согласно докладу, представленному на недавнем Международном обществе магнитного резонанса в медицине (International Society for Magnetic Resonance in Medicine), с некоторыми улучшениями, включая машинное обучение, количественный метод, называемый МР-отпечатками пальцев, может сделать одноминутное клиническое МРТ-сканирование мозга реальностью.ИСММР) встреча в Лондоне.

Исследователи из Стэнфордского университета разработали систему получения и реконструкции МРТ-отпечатков пальцев для количественной и мультиконтрастной визуализации, для которой требуется время сканирования около одной минуты и время реконструкции всего пять минут.

По словам докладчика, с помощью алгоритма машинного обучения для синтеза изображений метод может предоставить пять высококачественных изображений с обычными клиническими контрастами при изотропном разрешении 1 мм, а также количественные карты T1, T2 и плотности протонов. Софи Шауман и коллеги.

Ассоциация ISMRM встреча был проведен совместно с Европейским обществом магнитного резонанса в медицине и биологии и Международным обществом МР-рентгенологов и технологов.

Возможности для совершенствования

Безусловно, есть возможности для ускорения МРТ. По словам Шаумана, традиционная МРТ работает с данными в k-пространстве, что позволяет быстро реконструировать с использованием стандартных методов параллельной визуализации.

Однако «время сканирования велико, и для преодоления этого часто используются толстые срезы», — сказала она. «Большинство клинических МРТ являются Т1- или Т2-взвешенными. Таким образом, контрастность изображения является качественной, а не количественной».

Современные методы сбора данных с высокой частотой дискретизации могут значительно сократить время сканирования, а также количественно кодировать свойства ткани. Однако, по словам Шаумана, это более быстрое время получения данных часто достигается за счет более длительного времени реконструкции, что делает эти методы непрактичными в клинических условиях.

«Чтобы превратить современную МРТ в клинически полезные инструменты, нам нужно быстрое получение, нам нужна более быстрая реконструкция, и нам нужна гибкость в получении как [] контрастов, которые полезны для клиницистов, так и количественных изображений, которые можно использовать, например , в лонгитюдных исследованиях», — сказала она.

МР-дактилоскопия

Для достижения этой цели исследователи обратились к МР-дактилоскопии. Отпечатки пальцев МРТ — это количественный метод, который позволяет одновременно измерять несколько свойств ткани при одном сборе данных.

В своем проекте исследователи из Стэнфорда использовали крошечную последовательность МРТ-отпечатков пальцев с многоосевой спиральной проекцией с золотым углом. Этот метод дает изотропное разрешение 1 мм для всего мозга, но в настоящее время его невозможно использовать из-за необходимости более четырех часов реконструкции.

По словам Шаумана, стремясь сделать МР-дактилоскопию еще более многообещающим методом для клинических условий, исследователи стремились включить метод быстрой реконструкции. Они использовали технику реконструкции подпространства, выполнение которой занимает примерно семь минут и включает в себя три компонента подпространства — вместо обычных пяти, которые используются, — и три катушки.

Затем исследователи использовали синтез на основе машинного обучения для дальнейшего улучшения качества и скорости сканирования. Для обучения алгоритма они использовали данные 14 здоровых добровольцев. Из 14 субъектов 10 использовались для обучения, два — для проверки и два — для тестирования модели — ранее предложенной генеративно-состязательной сети.

«Чтобы повысить надежность трубопровода в клинике, было включено 30-секундное предварительное сканирование большого поля зрения», — сказал Шауман. «В будущей работе мы намерены использовать предварительное сканирование для оценки B0 и B1, но сейчас мы используем его для оптимизации сжатия нашей катушки для подавления сигнала за пределами поля зрения с помощью метода, называемого [виртуальные катушки, оптимизированные для области (ROVir)». ], а также автоматически применять сдвиги к данным, [чтобы] убедиться, что мозг находится в центре поля зрения».

По словам Шаумана, по сравнению с изображениями, реконструированными с использованием традиционной техники, которая занимает четыре часа, метод быстрой реконструкции имеет больше артефактов недостаточной выборки, больше размытия и больше шума.

«Однако, если эту информацию можно восстановить в сети синтеза, все это вообще не имеет значения», — сказала она.

У двух испытуемых синтезированные Т1-взвешенные изображения с подготовленным намагничиванием и быстрым получением градиентного эха (MP-RAGE), Т2-взвешенные изображения, Т2-восстановление с инверсией, ослабленной жидкостью (FLAIR) и восстановление с двойной инверсией (DIR), имели очень похожие срезы. индексы структурного сходства по сравнению с синтезированными изображениями, полученными с помощью эталонного метода реконструкции.

«Будущие направления проекта включают в себя непрерывный сбор клинических данных с целью включения пациентов в набор данных для обучения с использованием полуконтролируемых методов и повышение надежности конвейера в отношении позиционирования пациента в поле зрения», — сказал Шауман. «Мы также стремимся оптимизировать соотношение времени и качества, получая более быстрые карты B0 и B1 для калибровки количественных изображений».

• Эта статья изначально была опубликована в ТётяМинниEurope.com © 2022 от ТётяМинниEurope.com. Любое копирование, переиздание или распространение ТётяМинниEurope.com контент прямо запрещен без предварительного письменного согласия AuntMinnieEurope.com.

сообщение Может ли машинное обучение выполнять МРТ-сканирование мозга за одну минуту? Появившийся сначала на Мир физики.

• Коинсмарт. Лучшая в Европе биржа биткойнов и криптовалют.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. БЕСПЛАТНЫЙ ДОСТУП.
• КриптоХок. Альткоин Радар. Бесплатная пробная версия.
• Источник: https://physicsworld.com/a/can-machine-learning-deliver-one-minute-brain-mri-scans/