Multi-planar dual adversarial network based on dynamic 3D features for MRI-CT head and neck image synthesis
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Objective. Head and neck radiotherapy planning requires electron densities from different tissues for dose calculation. Dose calculation from imaging modalities such as MRI remains an unsolved problem since this imaging modality does not provide information about the density of electrons. Approach. We propose a generative adversarial network (GAN) approach that synthesizes CT (sCT) images from T1-weighted MRI acquisitions in head and neck cancer patients. Our contribution is to exploit new features that are relevant for improving multimodal image synthesis, and thus improving the quality of the generated CT images. More precisely, we propose a Dual branch generator based on the U-Net architecture and on an augmented multi-planar branch. The augmented branch learns specific 3D dynamic features, which describe the dynamic image shape variations and are extracted from different view-points of the volumetric input MRI. The architecture of the proposed model relies on an end-to-end convolutional U-Net embedding network. Results. The proposed model achieves a mean absolute error (MAE) of 18.76 ± 5.167 in the target Hounsfield unit (HU) space on sagittal head and neck patients, with a mean structural similarity (MSSIM) of 0.95 ± 0.09 and a Frechet inception distance (FID) of 145.60 ± 8.38 . The model yields a MAE of 26.83 ± 8.27 to generate specific primary tumor regions on axial patient acquisitions, with a Dice score of 0.73 ± 0.06 and a FID distance equal to 122.58 ± 7.55 . The improvement of our model over other state-of-the-art GAN approaches is of 3.8%, on a tumor test set. On both sagittal and axial acquisitions, the model yields the best peak signal-to-noise ratio of 27.89 ± 2.22 and 26.08 ± 2.95 to synthesize MRI from CT input. Significance. The proposed model synthesizes both sagittal and axial CT tumor images, used for radiotherapy treatment planning in head and neck cancer cases. The performance analysis across different imaging metrics and under different evaluation strategies demonstrates the effectiveness of our dual CT synthesis model to produce high quality sCT images compared to other state-of-the-art approaches. Our model could improve clinical tumor analysis, in which a further clinical validation remains to be explored.
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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,000 |
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.
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 ».