MRIを用いた深層学習による胸部領域のPET吸収補正法の開発

利用 MRI 深度学习开发胸部区域 PET 吸收校正方法

• 批准号: 20K16758
• 负责人: 曽 菲比
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K16758/
• 关键词: PET/MRI; 減弱補正; 深層学習; in-phase Zero echo-time; 吸収補正

従来広く用いられる2-point Dixon法（Dixon）で作成したMRAC（Magnetic Resonance-based attenuation correction）マップ（MRAC）は、骨成分がないため、PET/CTと比較して標準化された取り込み値（SUV）を過小評価することがある。これまでにIn-phase Zero echo-time (ipZTE)法によるMRIデータの収集を行うとともに、学習を行うためのCT画像の収集を過去のPET/CT症例を検索することにより行った。γ線吸収補正マップを作成するための偽CT生成のために、深層学習法の開発を行った。CycleGAN (Generative Attentional Networks)の一つであるU-GAT-IT（Unsupervised GAN with Adaptive Layer-Instance Normalization for Image-to-Image Translation）法を用いるとともに、異なる症例のipZTEとCTを学習することによる位置のずれや変形を補正するための識別子（Modality independent neighbourhood descriptor for multi-modal deformable registration）をcycleGANの損失関数の一つとして学習させた。偽CTから得られる骨情報を抽出し、従来法であるMRIから生成される骨成分のない吸収補正マップに融合し骨成分のある吸収補正マップを作成した。得られた吸収補正マップをPETの画像再構成に用い、従来法である骨のない吸収補正マップとその定量値について検討し、有用であることを確認した。臨床応用し実用化する為に胸部領域の異常集積のCT減弱補正（CTAC）におけるSUVなどの定量的指標との比較検討が必要である。

2-point Dixon method (Dixon) is used to make MRAC (Magnetic Resonance Based Attenuation Correction), PET/CT comparison is used to make small evaluation. The In-phase Zero echo-time (ipZTE) method is used to collect MRI images, study CT images and collect PET/CT images from the past.γ-ray absorption correction of pseudo-CT generation U-GAT-IT (Unsupervised GAN with Adaptive Layer-Instance Normalization for Image-to-Image Translation) method for CycleGAN (Generative Attentional Networks) is used to study the position of different cases and the number of loss associated with CycleGAN (Modality independent neighborhood descriptor for multi-modal deformable registration). The bone information is extracted from the pseudo-CT, and the absorption correction of the bone component is generated by the MRI. The PET image reconstruction method is used to confirm the quantitative value of the absorption correction. Clinical applications include CT attenuation correction (CTAC) for abnormal accumulation in the chest region, and comparative evaluation of SUV and other quantitative indicators.

项目成果

Zero-TE MRI-based attenuation correction for chest FDG PET/MRI: A feasibility study of deep learning approach using unpaired PET/CT data

基于零 TE MRI 的胸部 FDG PET/MRI 衰减校正：使用不配对 PET/CT 数据的深度学习方法的可行性研究

• 发表时间: 2020
• 作者: Munenobu Nogami;Hidetoshi Matsuo;Mizuho Nishio;Feibi Zeng;Junko Inukai;Florian Wiesinger;Sandeep Kaushik;Takako Kurimoto;Kazuhiro Kubo and Takamichi Murakami
• 通讯作者: Kazuhiro Kubo and Takamichi Murakami

Zero-TE vs 2-point Dixon MRI-based Attenuation Correction for Chest FDG PET/MRI with Deep Learning: Comparison of Quantitative Values on Pseudo CT and Reconstructed PET data

通过深度学习进行胸部 FDG PET/MRI 的零 TE 与基于 2 点 Dixon MRI 的衰减校正：伪 CT 和重建 PET 数据的定量值比较

• 发表时间: 2021
• 作者: Munenobu Nogami;M.D.;Ph.D.;FANMB1);Hidetoshi Matsuo1);Mizuho Nishio1);Miho Tachibana1);Junko Inukai1);Feibi Zeng1);Takako Kurimoto2);Kazuhiro Kubo1) and Takamichi Murakami1)
• 通讯作者: Kazuhiro Kubo1) and Takamichi Murakami1)

Zero-TE MR-based Attenuation Correction with a Deep Learning Approach:Impact of bone components on Attenuation Correction for Chest FDG PET/MRI

采用深度学习方法的基于零 TE MR 的衰减校正：骨成分对胸部 FDG PET/MRI 衰减校正的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Miho Tachibana;Munenobu Nogami;Hidetoshi Matsuo;Mizuho Nishio;Junko Inukai;FeibeZeng;Takako Kurimoto;Kazuhiro Kubo;Takamichi Murakami
• 通讯作者: Takamichi Murakami

胸部PET/MRIの吸収補正：別症例のCTを用いてZTEから偽CTを深層学習により作成する検討

胸部 PET/MRI 的吸收校正：利用深度学习利用另一例病例的 CT 创建中兴通讯假 CT 的研究

• 发表时间: 2020
• 作者: Munenobu Nogami;Hidetoshi Matsuo;Mizuho Nishio;Feibi Zeng;Junko Inukai;Florian Wiesinger;Sandeep Kaushik Takako Kurimoto;Kazuhiro Kubo and Takamichi Murakami
• 通讯作者: Kazuhiro Kubo and Takamichi Murakami