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基于深度学习生成颈动脉高分辨磁共振增强图像的方法及临床应用研究

Clinical applications of deep learning-based methods for generating high-resolution magnetic resonance enhanced images in carotid arteries

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资源类型:

收录情况: ◇ 统计源期刊 ◇ 北大核心 ◇ CSCD-C ◇ 中华系列

机构: [1]首都医科大学宣武医院放射与核医学科 [2]磁共振成像脑信息学北京市重点实验室
出处:
ISSN:

关键词: 动脉粥样硬化斑块 磁共振成像 深度学习 图像生成 计算机辅助诊断

摘要:
目的 基于深度学习方法对颈动脉高分辨磁共振成像(high resolution magnetic resonance imaging, HR-MRI)中的动脉与斑块特征进行学习,实现以平扫T1WI生成虚拟对比增强T1WI(virtual contrast enhanced-T1WI, vce-T1WI),并判断生成的vce-T1WI图像对颈动脉斑块内的脂质坏死核心的检出水平。材料与方法 纳入303例颈动脉狭窄患者双侧共486根颈动脉的T1WI图像与真实的对比增强T1WI图像(contrast enhanced T1WI, CE-T1WI),按照4∶1∶1的比例划分训练集、验证集与测试集并采用五折交叉验证法进行生成网络的训练,测试集中共81张颈动脉图像。采用两种不同策略的深度学习方法(pix2pix、Cycle GAN)实现平扫T1WI生成vce-T1WI图像。采用峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio, PSNR)、结构相似性(structural similarity, SSIM)和主观视觉质量评分评估两种模型生成的vce-T1WI图像质量。以医生基于真实的CE-T1WI图像判断结果为金标准,评价vce-T1WI图像诊断斑块内脂质坏死核心的效能。结果 pix2pix、Cycle GAN生成的vce-T1WI图像在相同的测试集中PSNR平均得分分别为20.206、19.717,SSIM平均得分分别为0.591、0.635;主观视觉质量评估得分大于2分的比例分别为95.1%、97.5%;对斑块内脂质坏死核心的检出准确率分别为82.7%、74.1%。结论 基于深度学习方法可以从颈动脉HR-MRI平扫T1WI图像中生成高质量的vce-T1WI图像,且Cycle GAN生成的图像具有较高的斑块内脂质坏死核心检测准确率。深度学习方法可以拓宽HR-MRI临床应用范围,降低对比剂不良反应的产生风险。

基金:
语种:
第一作者:
第一作者机构: [1]首都医科大学宣武医院放射与核医学科 [2]磁共振成像脑信息学北京市重点实验室
通讯作者:
通讯机构: [1]首都医科大学宣武医院放射与核医学科 [2]磁共振成像脑信息学北京市重点实验室
推荐引用方式(GB/T 7714):

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