Máy học có thể cung cấp các bản quét MRI não trong một phút không?

Với một số cải tiến, bao gồm cả học máy, một kỹ thuật định lượng được gọi là lấy dấu vân tay MR có thể biến việc quét MRI não lâm sàng trong một phút trở thành hiện thực, theo một bài nói chuyện được trình bày tại Hiệp hội Cộng hưởng Từ Quốc tế trong Y học gần đây (ISRM) họp ở Luân Đôn.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Stanford đã phát triển một khuôn khổ thu thập và tái tạo dấu vân tay MR cho hình ảnh định lượng và đa mặt phẳng, yêu cầu thời gian quét khoảng một phút và thời gian tái tạo ít nhất là năm phút.

Với sự trợ giúp từ thuật toán máy học để tổng hợp hình ảnh, phương pháp này có thể cung cấp năm hình ảnh chất lượng cao với độ tương phản lâm sàng phổ biến ở độ phân giải đẳng hướng 1 mm, cũng như bản đồ mật độ proton T1, T2 và định lượng, theo người thuyết trình Sophie Schauman và các đồng nghiệp.

Sản phẩm Cuộc họp ISMRM được tổ chức với sự kết hợp của Hiệp hội Cộng hưởng Từ trong Y học và Sinh học Châu Âu và Hiệp hội Quốc tế về các Nhà công nghệ và X quang MR.

Phòng để cải thiện

Chắc chắn có chỗ để tăng tốc độ chụp MRI. Theo Schauman, MRI truyền thống hoạt động dựa trên dữ liệu không gian, do đó cho phép tái tạo nhanh chóng bằng cách sử dụng các phương pháp hình ảnh song song tiêu chuẩn.

Tuy nhiên, “thời gian quét kéo dài và các lát cắt dày thường được thực hiện để khắc phục điều này,” cô nói. “Hầu hết các chụp MRI lâm sàng đều có trọng số T1 hoặc T2. Do đó, độ tương phản của hình ảnh là định tính chứ không phải định lượng ”.

Các phương pháp thu nhận hiện đại, không được lấy mẫu cao có thể giảm đáng kể thời gian quét, cũng như mã hóa các đặc tính của mô theo cách định lượng. Tuy nhiên, thời gian thu nhận nhanh hơn thường đi kèm với thời gian tái tạo lâu hơn, khiến các kỹ thuật này không thực tế trong các cơ sở y tế, theo Schauman.

“Để chuyển MRI hiện đại thành các công cụ hữu ích về mặt lâm sàng, chúng ta cần thu nhận nhanh, chúng ta cần tái tạo nhanh hơn và chúng ta cần linh hoạt trong việc thu được cả [các] độ tương phản hữu ích cho bác sĩ cũng như hình ảnh định lượng có thể được sử dụng, chẳng hạn. , trong các nghiên cứu theo chiều dọc, ”cô nói.

Lấy dấu vân tay MR

Các nhà nghiên cứu đã chuyển sang lấy dấu vân tay MR để theo đuổi mục tiêu này. Lấy dấu vân tay MRI là một kỹ thuật định lượng cho phép đo đồng thời nhiều đặc tính của mô trong một lần thu thập dữ liệu.

Trong dự án của mình, các nhà nghiên cứu tại Stanford đã sử dụng một chuỗi dấu vân tay MR đa trục xoay hình xoắn ốc có góc vàng cực nhỏ. Phương pháp này mang lại độ phân giải đẳng hướng 1 mm cho toàn bộ não, nhưng phương pháp này hiện không khả thi để sử dụng do cần hơn bốn giờ thời gian tái tạo.

Schauman cho biết, trong nỗ lực làm cho dấu vân tay MR trở thành một phương pháp thậm chí còn hứa hẹn hơn cho các cơ sở lâm sàng, các nhà nghiên cứu đã tìm cách kết hợp một phương pháp tái tạo nhanh chóng. Họ đã sử dụng một kỹ thuật tái tạo không gian con mất khoảng bảy phút để thực hiện và liên quan đến ba thành phần không gian con - thay vì năm thành phần thông thường được sử dụng - và ba cuộn dây.

Sau đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng tổng hợp dựa trên máy học để cải thiện hơn nữa chất lượng và tốc độ quét. Để đào tạo thuật toán, họ đã sử dụng dữ liệu được đóng góp từ 14 tình nguyện viên khỏe mạnh. Trong số 14 đối tượng, 10 đối tượng được sử dụng để đào tạo, hai đối tượng được sử dụng để xác nhận và hai đối tượng được sử dụng để kiểm tra mô hình - một mạng lưới đối thủ chung được đề xuất trước đó.

Schauman nói: “Để cải thiện độ chắc chắn của đường ống trong phòng khám, một máy quét đặt trước trường xem lớn 30 giây đã được đưa vào. “Trong công việc trong tương lai, chúng tôi dự định sử dụng máy quét trước để ước tính B0 và B1, nhưng hiện tại, chúng tôi sử dụng nó để tối ưu hóa việc nén cuộn dây của mình nhằm triệt tiêu tín hiệu bên ngoài trường xem bằng phương pháp gọi là [cuộn dây ảo được tối ưu hóa vùng (ROVir) ] và cũng tự động áp dụng sự thay đổi đối với dữ liệu [để] đảm bảo rằng bộ não được tập trung vào trường nhìn. "

So với các hình ảnh được tái tạo bằng kỹ thuật truyền thống mất bốn giờ, phương pháp tái tạo nhanh có nhiều đồ tạo tác không lấy mẫu hơn, nhòe hơn và nhiều nhiễu hơn, Schauman nói.

“Tuy nhiên, nếu thông tin này có thể được phục hồi trong mạng lưới tổng hợp, tất cả những điều này không thành vấn đề,” cô nói.

Trong hai đối tượng thử nghiệm, các hình ảnh thu nhận nhanh chóng gradient-echo chuẩn bị từ hóa được chuẩn bị theo trọng số T1 (MP-RAGE), độ thu hồi đảo ngược suy giảm chất lỏng có trọng số T2, T2 (FLAIR) và hình ảnh phục hồi đảo ngược kép (DIR) có lát cắt rất giống nhau chỉ số tương đồng về cấu trúc so với hình ảnh tổng hợp được tạo ra từ kỹ thuật tái tạo tham chiếu.

“Định hướng tương lai của dự án bao gồm tiếp tục thu thập dữ liệu lâm sàng, với mục đích đưa bệnh nhân vào tập dữ liệu đào tạo bằng cách sử dụng các phương pháp bán giám sát và cải thiện độ mạnh mẽ của đường ống liên quan đến việc định vị bệnh nhân trong trường nhìn,” Schauman nói. “Chúng tôi cũng đặt mục tiêu tối ưu hóa hơn nữa sự đánh đổi về thời gian / chất lượng bằng cách thu được các bản đồ B0 và B1 nhanh hơn để hiệu chuẩn hình ảnh định lượng.”

• Bài viết này ban đầu được xuất bản vào DìMinnieEurope.com © 2022 bởi DìMinnieEurope.com. Mọi sao chép, tái xuất bản hoặc phân phối lại DìMinnieEurope.com nội dung bị cấm rõ ràng mà không có sự đồng ý trước bằng văn bản của DìMinnieEurope.com.

Các bài viết Máy học có thể cung cấp các bản quét MRI não trong một phút không? xuất hiện đầu tiên trên Thế giới vật lý.

• Coinsmart. Sàn giao dịch Bitcoin và tiền điện tử tốt nhất Châu Âu.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. TRUY CẬP MIỄN PHÍ.
• CryptoHawk. Radar Altcoin. Dùng thử miễn phí.
• Nguồn: https://physicsworld.com/a/can-machine-learning-deliver-one-minute-brain-mri-scans/