Joint super-resolution and synthesis of 1 mm isotropic MP-RAGE volumes from clinical MRI exams with scans of different orientation, resolution and contrast
Notice bibliographique
Résumé
Most existing algorithms for automatic 3D morphometry of human brain MRI scans are designed for data with near-isotropic voxels at approximately 1 mm resolution, and frequently have contrast constraints as well-typically requiring T1-weighted images (e.g., MP-RAGE scans). This limitation prevents the analysis of millions of MRI scans acquired with large inter-slice spacing in clinical settings every year. In turn, the inability to quantitatively analyze these scans hinders the adoption of quantitative neuro imaging in healthcare, and also precludes research studies that could attain huge sample sizes and hence greatly improve our understanding of the human brain. Recent advances in convolutional neural networks (CNNs) are producing outstanding results in super-resolution and contrast synthesis of MRI. However, these approaches are very sensitive to the specific combination of contrast, resolution and orientation of the input images, and thus do not generalize to diverse clinical acquisition protocols - even within sites. In this article, we present SynthSR, a method to train a CNN that receives one or more scans with spaced slices, acquired with different contrast, resolution and orientation, and produces an isotropic scan of canonical contrast (typically a 1 mm MP-RAGE). The presented method does not require any preprocessing, beyond rigid coregistration of the input scans. Crucially, SynthSR trains on synthetic input images generated from 3D segmentations, and can thus be used to train CNNs for any combination of contrasts, resolutions and orientations without high-resolution real images of the input contrasts. We test the images generated with SynthSR in an array of common downstream analyses, and show that they can be reliably used for subcortical segmentation and volumetry, image registration (e.g., for tensor-based morphometry), and, if some image quality requirements are met, even cortical thickness morphometry. The source code is publicly available at https://github.com/BBillot/SynthSR.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
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 | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| 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) | 0,002 | 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 ».