The performance of monotonic and new non-monotonic gradient ascent reconstruction algorithms for high-resolution neuroreceptor PET imaging
Notice bibliographique
Résumé
Iterative expectation maximization (EM) techniques have been extensively used to solve maximum likelihood (ML) problems in positron emission tomography (PET) image reconstruction. Although EM methods offer a robust approach to solving ML problems, they usually suffer from slow convergence rates. The ordered subsets EM (OSEM) algorithm provides significant improvements in the convergence rate, but it can cycle between estimates converging towards the ML solution of each subset. In contrast, gradient-based methods, such as the recently proposed non-monotonic maximum likelihood (NMML) and the more established preconditioned conjugate gradient (PCG), offer a globally convergent, yet equally fast, alternative to OSEM. Reported results showed that NMML provides faster convergence compared to OSEM; however, it has never been compared to other fast gradient-based methods, like PCG. Therefore, in this work we evaluate the performance of two gradient-based methods (NMML and PCG) and investigate their potential as an alternative to the fast and widely used OSEM. All algorithms were evaluated using 2D simulations, as well as a single [(11)C]DASB clinical brain dataset. Results on simulated 2D data show that both PCG and NMML achieve orders of magnitude faster convergence to the ML solution compared to MLEM and exhibit comparable performance to OSEM. Equally fast performance is observed between OSEM and PCG for clinical 3D data, but NMML seems to perform poorly. However, with the addition of a preconditioner term to the gradient direction, the convergence behaviour of NMML can be substantially improved. Although PCG is a fast convergent algorithm, the use of a (bent) line search increases the complexity of the implementation, as well as the computational time involved per iteration. Contrary to previous reports, NMML offers no clear advantage over OSEM or PCG, for noisy PET data. Therefore, we conclude that there is little evidence to replace OSEM as the algorithm of choice for many applications, especially given that in practice convergence is often not desired for algorithms seeking ML estimates.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,009 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».