Лента новостей → Синтетическая визуализация: новые методы создания изображений приносят пользу
Преимущества включают снижение дозы облучения, времени сканирования и стоимости без ущерба для результатов.
Поскольку технология визуализации продолжает развиваться, радиологи изучают, как синтетическая визуализация может помочь сократить время, которое пациенты тратят на сканирование, и снизить количество облучения, которому они подвергаются, при этом поставив правильный диагноз.
Синтетическая визуализация – это метод моделирования, который позволяет реконструировать несколько контрастных изображений с разной фотографической плотностью по одному скану. Это можно сделать двумя разными способами.
В первом синтетические (симулированные) изображения генерируются из параметрических карт свойств ткани после получения МРТ. Карты содержат измеренные параметры для каждого вокселя, что позволяет использовать метрики виртуального сканера, которые соответствуют показателям, используемым при обычном сканировании, например, время эха, время повторения и время инверсии.
Второй метод использует глубокое обучение, чтобы брать данные из одного режима визуализации и использовать их для создания данных, которые воспроизводят другой режим, или использует глубокое обучение для улучшения качества сканов, которые могут быть более низкого качества. Например, МРТ-сканирование можно использовать для создания аналогичных КТ-изображений без того, чтобы пациент находился в КТ-сканере.
Синтетическая визуализация обеспечивает более низкую дозу облучения при маммографии
По словам Саманты Цукерман, доктора медицинских наук, доцента клинической радиологии (визуализация молочной железы) Пенсильванского университета в Филадельфии, в маммографии синтетическая визуализация может помочь уменьшить количество радиации, которой подвергаются пациенты.
В 2011 году FDA одобрило цифровой томосинтез молочной железы (DBT) для использования при скрининге и диагностике рака молочной железы вместе с цифровой маммографией, чтобы улучшить показатели выявления рака и снизить частоту отзыва женщин для дополнительных обследований. Однако это изменение привело к удвоению количества радиации, которой подвергаются женщины, по сравнению с скринингом только с помощью маммографии.
В исследовании, опубликованном в журнале Radiology доктором Цукерман и ее коллегами, оценивалось, может ли замена цифровой маммографии комбинацией DBT и безрадиационной альтернативой, такой как синтетическая визуализация, дать те же результаты.
Пример усиления кальцификации при синтетической визуализации у 43-летней женщины, обратившейся для скрининга. A. Скрининговая маммограмма, полученная с помощью синтетической визуализации (краниокаудальная проекция). На внешней стороне молочной железы видны новые слабые аморфные кальцификаты. Находка была классифицирована как категория 0 Системы отчетов и данных визуализации груди (BI-RADS). Врезное изображение было получено с увеличением ×3. B , диагностическая маммограмма, двумерное увеличение (краниокаудальная проекция), подтверждает наличие кальцификации; однако они имеют равную или меньшую заметность по сравнению с тем, что видно при синтетической визуализации. Изображение вставки было получено при увеличении ×3. Находка была классифицирована как категория 4 по BI-RADS. C, Скрининговая маммограмма, полученная с помощью синтетической визуализации (медолатеральная косая проекция). В верхней части молочной железы видны новые слабые аморфные кальцификаты. Они менее заметны по сравнению с таковыми на краниокаудальной проекции у A. Находка была классифицирована как категория BI-RADS 0. Врезное изображение было получено при увеличении ×3. D. Диагностическая цифровая маммограмма, полученная при воспроизведении (медиолатеральная проекция). Кальцификаты гораздо менее заметны на двухмерном цифровом медиолатеральном изображении. Изображение вставки было получено при увеличении ×3. Находка была классифицирована как категория 4 по BI-RADS. E, Диагностическая маммограмма, полученная с помощью двухмерной визуализации после биопсии (цифровая медиолатеральная проекция). Клип находится в нужном месте. Патологическое исследование показало протоковую карциному in situ, промежуточную степень.
https://doi.org/10.1148/radiol.2020200240 © РОСНА 2022
По мнению авторов, синтетическая маммография (СМ) была разработана для снижения дозы облучения женщин, перенесших ДПТ. СМ не является точной копией цифровой маммографии. Алгоритм реконструкции целенаправленно улучшает области, такие как кальцификации и потенциальные области архитектурных искажений, чтобы сделать их более заметными для рентгенолога.
Исследовательская группа провела ретроспективное исследование более 150 000 скрининговых обследований, проведенных в Университете Пенсильвании и Университете Вермонта в период с 2011 по 2018 год. женщины, перенесшие СМ/ДПТ, по сравнению с теми, кто перенес ДПТ и цифровую маммографию. Это продемонстрировало, что эффективность скрининга рака молочной железы может поддерживаться в пределах контрольных показателей, когда синтетическая маммография заменяет цифровую маммографию в цифровой томосинтезной визуализации молочной железы.
«Я в восторге от синтетической визуализации, поскольку она сохраняет преимущества визуализации томосинтеза при снижении дозы облучения пациентов», — сказал д-р Цукерман.
Теперь все скрининговые обследования в Пенсильванском университете проводятся с использованием SM/DBT, а не цифровой маммографии.
«В будущем я надеюсь помочь обучить другие центры тому, как лучше всего интерпретировать синтетические изображения, чтобы они тоже могли заменить свои цифровые маммографические скрининговые исследования синтетическими изображениями», — сказала она.
Преимущества использования глубокого обучения для повышения качества изображения
Испытание компиляции магнитно-резонансных изображений (MAGiC) показало, что синтетическая МРТ обеспечивает качество, аналогичное качеству обычной протонной плотности, STIR и Т1- и Т2-взвешенных контрастных изображений при неврологических состояниях. Хотя исследование MAGiC выявило проблемы с синтетическими изображениями T2 FLAIR, они были легко узнаваемы и не имитировали патологию.
«На сегодняшний день основное преимущество синтетической МРТ заключается в сегментации и количественном анализе, например, миелина головного мозга», — сказала Сьюзи Баш, доктор медицинских наук, медицинский директор отделения нейрорадиологии в отделении интервенционной радиологии долины Сан-Фернандо в RADNET.
Несмотря на ранние обещания сократить время получения изображений головного мозга с помощью синтетической МРТ, наибольший потенциал для скорости визуализации с помощью синтетической МРТ, вероятно, будет обнаружен в других частях тела, возможно, для оценки позвоночника и MSK, когда обычные получения нескольких различных контрастов в одной и той же плоскости визуализации неэффективны. обычно сканируемые и обычные возможности ускорения менее надежны.
Инструменты на основе искусственного интеллекта, такие как глубокое обучение, оказывают значительное влияние на предприятия обработки изображений, улучшая качество изображений и сокращая время их получения.
В многоцентровом проспективном исследовании с несколькими читателями, опубликованном в Американском журнале нейрорадиологии , д-р Баш и ее коллеги обнаружили, что глубокое обучение обеспечивает на 60% более быстрое сканирование, сохраняя при этом высокую точность объемного количественного определения, последовательную клиническую классификацию и то, что рентгенологи воспринимают как превосходное качество изображения по всем функциям визуализации по сравнению со стандартными медицинскими услугами.
«Интересно, что глубокое обучение также можно использовать для преодоления недостатков качества изображения синтетического FLAIR T2, когда-то доступного для синтетических последовательностей», — сказал доктор Баш.
Сокращение времени получения изображения имеет значительные преимущества, ориентированные на пациента.
По словам доктора Баша, 30% пациентов испытывают значительное беспокойство или клаустрофобию во время традиционной МРТ. Более короткое сканирование также может снизить вероятность появления артефактов движения, которые ухудшают качество изображения. Доктор Баш отметил, что более четверти сканирований в стационаре или отделении неотложной помощи необходимо повторять частично или полностью из-за движения, что требует больших затрат и времени как для пациентов, так и для медицинских учреждений.