IEEE JBHI封面 | 胡戰(zhàn)利研究員團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)全腦區(qū)PET/MR高清成像
腦科學(xué)作為生命科學(xué)領(lǐng)域的重要前沿分支,代表著人類認(rèn)知的極限挑戰(zhàn),其復(fù)雜性構(gòu)成了科學(xué)研究中的一項(xiàng)重大難題。特別是在如阿爾茨海默病、抑郁癥、自閉癥、帕金森病等神經(jīng)退行性疾病和精神疾病領(lǐng)域,腦科學(xué)研究對(duì)于理解其神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)至關(guān)重要。因此,期望能加快推進(jìn)腦疾病的早期診斷和干預(yù)治療。
一體化PET/MR設(shè)備結(jié)合了解剖結(jié)構(gòu)和功能代謝信息,是目前神經(jīng)系統(tǒng)疾病診斷和科學(xué)研究的一種重要多模態(tài)分子影像技術(shù)。然而,PET/MR掃描需要注射標(biāo)準(zhǔn)劑量的放射性示蹤劑,增加了患者的輻射風(fēng)險(xiǎn)。
2024年9月,中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院胡戰(zhàn)利研究員團(tuán)隊(duì)在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域TOP期刊《IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics》發(fā)表了題為“Accurate whole-brain image enhancement for low-dose integrated PET/MR imaging through spatial brain transformation”的研究論文,并被選為期刊的當(dāng)月“封面文章”。
該研究基于一體化PET/MR研發(fā)了一種融合空間定位技術(shù)的低劑量全腦區(qū)PET高清成像技術(shù),旨在低劑量掃描協(xié)議下提高全腦區(qū)PET的圖像質(zhì)量并降低患者輻射風(fēng)險(xiǎn)。團(tuán)隊(duì)基于交叉注意力機(jī)制構(gòu)建3D網(wǎng)絡(luò)框架,有效融合了解剖結(jié)構(gòu)信息、功能代謝信息和不同腦區(qū)空間位置分布,實(shí)現(xiàn)了低劑量全腦區(qū)PET圖像區(qū)域性增強(qiáng)。
該研究共納入 100 例全腦PET/MR臨床數(shù)據(jù),通過構(gòu)建深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)框架實(shí)現(xiàn)PET代謝信息、MR解剖信息和全腦空間定位信息的高效融合,最終實(shí)現(xiàn)了低劑量全腦區(qū)PET高清成像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,提出的低劑量腦區(qū)PET高清成像技術(shù)能夠顯著提高腦PET圖像質(zhì)量,有效保留腦區(qū)的溝回細(xì)節(jié)、抑制圖像噪聲,與“金標(biāo)準(zhǔn)”顯示出高相關(guān)性和一致性。該研究有效解決了低劑量PET/MR成像過程中的圖像質(zhì)量保真問題,對(duì)相關(guān)神經(jīng)類疾病的早期檢測(cè)和腦腫瘤代謝異常分析具有重要臨床意義。
胡戰(zhàn)利研究員團(tuán)隊(duì)的副研究員黃振興、博士研究生李文博和河南省人民醫(yī)院吳亞平博士為論文共同第一作者,胡戰(zhàn)利研究員、河南省人民醫(yī)院王梅云副院長為論文共同通訊作者。該研究得到了國自然數(shù)學(xué)天元重點(diǎn)專項(xiàng)/面上項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重大科學(xué)儀器項(xiàng)目、廣東省自然科學(xué)基金卓越青年團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目和廣東省區(qū)域聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助。

圖1:論文被選為IEEE JBHI期刊2024年9月封面文章

圖2:提出方法的總體技術(shù)路線圖

圖3:以多個(gè)完整腦區(qū)作為VOI,進(jìn)行SUV數(shù)據(jù)分布比較分析
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