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Enregistrement W4304987437 · doi:10.1002/mp.16049

Metal artifact correction in photon‐counting detector computed tomography: metal trace replacement using high‐energy data

2022· article· en· W4304987437 sur OpenAlexaff
Devon Richtsmeier, J. William O’Connell, Pierre‐Antoine Rodesch, Kris Iniewski, Magdalena Bazalova‐Carter

Notice bibliographique

RevueMedical Physics · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvanced X-ray and CT Imaging
Établissements canadiensRedlen Technologies (Canada)University of Victoria
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésImaging phantomCadmium zinc tellurideIterative reconstructionDetectorImage qualityPhoton countingArtifact (error)Energy (signal processing)TomographyNuclear medicineData setOpticsMaterials sciencePhysicsMedical physicsComputer scienceComputer visionArtificial intelligenceMedicineImage (mathematics)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Background Metal artifacts have been an outstanding issue in computed tomography (CT) since its first uses in the clinic and continue to interfere. Metal artifact reduction (MAR) methods continue to be proposed and photon‐counting detectors (PCDs) have recently been the subject of research toward this purpose. PCDs offer the ability to distinguish the energy of incident x‐rays and sort them in a set number of energy bins. High‐energy data captured using PCDs have been shown to reduce metal artifacts in reconstructions due to reduced beam hardening. Purpose High‐energy reconstructions using PCD‐CT have their drawbacks, such as reduced image contrast and increased noise. Here, we demonstrate a MAR algorithm, trace replacement MAR (TRMAR), in which the data corrupted by metal artifacts in full energy spectrum projections are corrected using the high‐energy data captured during the same scan. The resulting reconstructions offer similar MAR to that seen in high‐energy reconstructions, but with improved image quality. Methods Experimental data were collected using a bench‐top PCD‐CT system with a cadmium zinc telluride PCD. Simulations were performed to determine the optimal high‐energy threshold and to test TRMAR in simulations using the XCAT phantom and a biological sample. For experiments a 100‐mm diameter cylindrical phantom containing vials of water, two screws, various densities of Ca(ClO4)2, and a spatial resolution phantom was imaged with and without the screws. The screws were segmented in the initial reconstruction and forward projected to identify them in the sinogram space in order to perform TRMAR. The resulting reconstructions were compared to the control and to reconstructions corrected using normalized metal artifact reduction (NMAR). Additionally, a beef short rib was imaged with and without metal to provide a more realistic phantom. Results XCAT simulations showed a reduction in the streak artifact from −978 HU in uncorrected images to −10 HU with TRMAR. The magnitude of the metal artifact in uncorrected images of the 100‐mm phantom was −442 HU, compared to the desired −81 HU with no metal. TRMAR reduced the magnitude of the artifact to −142 HU, with NMAR reducing the magnitude to −96 HU. Relative image noise was reduced from 176% in the high‐energy image to 56% using TRMAR. Density quantification was better with NMAR, with the Ca(ClO4)2 vial affected most by metal artifacts showing 0.8% error compared to 2.1% with TRMAR. Small features were preserved to a greater extent with TRMAR, with the limiting spatial frequency at 20% of the MTF fully maintained at 1.31 lp/mm, while with NMAR it was reduced to 1.22 lp/mm. Images of the beef short rib showed better delineation of the shape of the metal using TRMAR. Conclusions NMAR offers slightly better performance compared to TRMAR in streak reduction and image quality metrics. However, TRMAR is less susceptible to metal segmentation errors and can closely approximate the reduction in the streak metal artifact seen in NMAR at 1/3 the computation time. With the recent introduction of PCD‐CT into the clinic, TRMAR offers notable potential for fast, effective MAR.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,006

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,019
Tête enseignante GPT0,247
Écart entre enseignants0,228 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations18
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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