Development of A deep Learning-based algorithm for High-Pitch helical computed tomography imaging
Notice bibliographique
Résumé
High-pitch X-ray helical computed tomography (HCT) imaging has been recently drawing considerable attention in biomedical fields due to its ability to reduce the scanning time and thus lower the radiation dose that objects (being imagined) may receive. However, the issue of compromised reconstruction quality caused by incomplete data in these high-pitch CT scans remains, thus limiting its applications. By addressing the aforementioned issue, this paper presents our study on the development of a novel deep leaning (DL)-based algorithm, ViT-U, for high-pitch X-ray propagation-based imaging HCT (PBI-HCT) reconstruction. ViT-U consists of two key process modules of a vision transformer (ViT) and a convolutional neural network (i.e., U-Net), where ViT addresses the missing information in the data domain and U-Net enhances the post data-processing in the reconstruction domain. For verification, we designed and conducted simulations and experiments with both low-density-biomaterial samples and biological-tissue samples to exemplify the biomedical applications, and then examined the ViT-U performance with varying pitches of 3, 3.5, 4, and 4.5, respectively, for comparison in term of radiation does and reconstruction quality. Our results showed that the high-pitch PBI-HCT allowed for the dose reduction from 72% to 93%. Importantly, our results demonstrated that the ViT-U exhibited outstanding performance by effectively removing the missing wedge artifacts thus enhancing the reconstruction quality of high-pitch PBI-HCT imaging. Also, our results showed the superior capability of ViT-U to achieve high quality of reconstruction from the high-pitch images with the helical pitch value up to 4 (which allowed for the substantial reduction of radiation doses). Taken together, our DL-based ViT-U algorithm not only enables high-speed imaging with low radiation dose, but also maintains the high quality of imaging reconstruction, thereby offering significant potentials for biomedical imaging applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».