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Enregistrement W4402547026 · doi:10.2196/58911

Enhancing Ultrasound Image Quality Across Disease Domains: Application of Cycle-Consistent Generative Adversarial Network and Perceptual Loss

2024· article· en· W4402547026 sur OpenAlex

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

venuePublié dans une revue dont le pays d'attache est le Canada.
no affAucune affiliation canadienne : ce travail est invisible pour une base fondée sur la seule affiliation.
Aucune affiliation canadienne. Une base fondée sur la seule affiliation (le devis habituel) n'aurait jamais vu ce travail. C'est l'un des travaux qui justifient l'inversion de la base.

Notice bibliographique

RevueJMIR Biomedical Engineering · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueUltrasound Imaging and Elastography
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Institute of Biomedical Imaging and BioengineeringUniversity of California, Los AngelesNational Institutes of Health
Mots-clésPreprintPerceptionImage (mathematics)Artificial intelligenceQuality (philosophy)Image qualityComputer sciencePattern recognition (psychology)Computer visionPsychologyPhysicsNeuroscienceWorld Wide Web

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Numerous studies have explored image processing techniques aimed at enhancing ultrasound images to narrow the performance gap between low-quality portable devices and high-end ultrasound equipment. These investigations often use registered image pairs created by modifying the same image through methods like down sampling or adding noise, rather than using separate images from different machines. Additionally, they rely on organ-specific features, limiting the models' generalizability across various imaging conditions and devices. The challenge remains to develop a universal framework capable of improving image quality across different devices and conditions, independent of registration or specific organ characteristics. OBJECTIVE: This study aims to develop a robust framework that enhances the quality of ultrasound images, particularly those captured with compact, portable devices, which are often constrained by low quality due to hardware limitations. The framework is designed to effectively process nonregistered ultrasound image pairs, a common challenge in medical imaging, across various clinical settings and device types. By addressing these challenges, the research seeks to provide a more generalized and adaptable solution that can be widely applied across diverse medical scenarios, improving the accessibility and quality of diagnostic imaging. METHODS: A retrospective analysis was conducted by using a cycle-consistent generative adversarial network (CycleGAN) framework enhanced with perceptual loss to improve the quality of ultrasound images, focusing on nonregistered image pairs from various organ systems. The perceptual loss was integrated to preserve anatomical integrity by comparing deep features extracted from pretrained neural networks. The model's performance was evaluated against corresponding high-resolution images, ensuring that the enhanced outputs closely mimic those from high-end ultrasound devices. The model was trained and validated using a publicly available, diverse dataset to ensure robustness and generalizability across different imaging scenarios. RESULTS: The advanced CycleGAN framework, enhanced with perceptual loss, significantly outperformed the previous state-of-the-art, stable CycleGAN, in multiple evaluation metrics. Specifically, our method achieved a structural similarity index of 0.2889 versus 0.2502 (P<.001), a peak signal-to-noise ratio of 15.8935 versus 14.9430 (P<.001), and a learned perceptual image patch similarity score of 0.4490 versus 0.5005 (P<.001). These results demonstrate the model's superior ability to enhance image quality while preserving critical anatomical details, thereby improving diagnostic usefulness. CONCLUSIONS: This study presents a significant advancement in ultrasound imaging by leveraging a CycleGAN model enhanced with perceptual loss to bridge the quality gap between images from different devices. By processing nonregistered image pairs, the model not only enhances visual quality but also ensures the preservation of essential anatomical structures, crucial for accurate diagnosis. This approach holds the potential to democratize high-quality ultrasound imaging, making it accessible through low-cost portable devices, thereby improving health care outcomes, particularly in resource-limited settings. Future research will focus on further validation and optimization for clinical use.

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.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,963
Score d'incertitude au seuil0,735

Scores Codex et Gemma par catégorie

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

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 Opus0,006
Tête enseignante GPT0,283
Écart entre enseignants0,278 · 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