Deep Learning Framework for the Synthesis of Rest Phase from Stress Phase in Positron Emission Tomography Myocardial Perfusion Imaging
Notice bibliographique
Résumé
Positron Emission Tomography Myocardial Perfusion Imaging (PET-MPI) is non-invasive and gold standard for diagnosis of coronary artery disease. MPI using [13N]NH3 is a Rest-Stress process and involves acquiring myocardial images at two different phases of the cardiac cycle. However, the procedure involves two phases that can present challenges in terms of patient comfort, radiation dose, and workload for healthcare facilities. Recent advances in deep learning (DL) have shown promising results in various medical imaging tasks, such as prediction, translation, and synthesis. In this study, we explore the potential of DL in synthesizing the rest phase of PET-MPI scans using stress phase images. To achieve this goal, we developed a DL model using U-Net architecture equipped with self-attention layers that capture long-range dependencies between feature maps and focus on more relevant regions of the image. We further augmented this model with ResNet and trained two separate models on the dataset of 200 patients. We qualitatively and quantitatively evaluated our method. There was a good visual agreement between the synthesized and ground truth images. The quantitative metrics were calculated including peak signal-to-noise ratio (PSNR), structural similarity index (SSIM), and normalized mean square error (NMSE) values to quantify the distortion level of the synthesized images and similarity between the ground truth and synthesized images. Our models demonstrated high-quality image reconstruction with an average PSNR of 32.44, a high degree of structural similarity with an average SSIM of 0.96, and high accuracy with an average NMSE of 0.05. In conclusion, our study highlights the potential of DL in improving the accuracy and efficiency of PET-MPI scans, which can have significant clinical implications. Our proposed approach could potentially reduce the need for patients to undergo additional imaging scans, leading to improved patient outcomes and reduced healthcare costs.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| 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 | 0,000 |
| 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 ».