急性缺血性脑卒中CT生成MRI算法——基于影像组学的边缘感知扩散GAN

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中文摘要：相较于CT，急性缺血性脑卒中病灶在MRI上可清晰显示。鉴于患者中存在一些不适用于MRI检查的情况，如体内金属或幽闭恐惧症等，容易耽误患者病情。通过结合影像组学和扩散生成对抗网络(DiffusionGAN)，该文提出了基于影像组学的边缘感知扩散GAN，实现了急性缺血性脑卒中患者的CT生成MRI。该算法弥补了现有CT生成MRI中病灶信息不足和边缘模糊的问题。具体而言，通过在CT上应用影像组学定位病灶，借助特征图辅助MRI生成，并提出边缘感知扩散GAN以提升生成MRI 的边缘感知。实验证实，生成的 MRI 在峰值信噪比(PSNR)方面达到 69。607，结构相似性(SSIM)为0。821，皮尔逊相关系数(PCC)为0。974，显著优于现有模型。医生评估显示生成的MRI不存在错误病灶，阳性/阴性分类准确度高达87。91%，表明这一创新性算法为解决在MRI不适用的特殊情况下的脑卒中诊断问题提供了新的途径。

外文标题：Acute Ischemic Stroke CT-to-MRI Conversion Algorithm—Radiomics-based Edge-aware DiffusionGAN

外文摘要：Compared to CT,the lesions of acute ischemic stroke are more clearly visible on MRI.Given that some patients have conditions unsuitable for MRI,such as the presence of metal in the body or claustrophobia,it can hinder the diagnosis of patients.Combined radiomics and Diffusion Generative Adversarial Network(DiffusionGAN),we propose an Edge-Aware DiffusionGAN based on radiomics,achieving the conversion of CT to MRI for patients with acute ischemic stroke.The algorithm addresses the issues of insufficient lesion information and blurry edges in existing CT-to-MRI conversion methods.Specifically,it employs radiomics to locate lesions on CT,assists in MRI generation with feature maps,and introduces the Edge-Aware DiffusionGAN to enhance edge perception in the generated MRI.Experimental results demonstrate that the generated MRI achieves a peak signal-to-noise ratio(PSNR)of 69.607,a structural similarity index(SSIM)of 0.821,and a Pearson correlation coefficient(PCC)of 0.974,significantly outperforming existing models.Medical evaluations reveal no erroneous lesions in the generated MRI,with an accuracy of 87.91%in positive/negative classifi-cation,indicating that this innovative algorithm provides a new way to solve the problem of stroke diagnosis in special cases where MRI is not applicable.

外文关键词：

medical image synthesiscomputed tomography(CT)magnetic resonance imaging(MRI)acute ischemic strokeDiffusionGANRadiomics

作者：

张美美、秦品乐、柴锐、曾建潮、翟双姣

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作者单位：

中北大学计算机科学与技术学院,山西太原 030051

关键词：

医学图像生成计算机断层扫描(CT) 核磁共振成像(MRI) 急性缺血性脑卒中 DiffusionGAN 影像组学

基金：

山西省科技重大专项计划"揭榜挂帅"项目山西省科学技术厅自由探索类项目山西省基础研究计划自由探索类青年科学研究项目

项目编号：

202110101010101820210302123033202203021222049

出版年：

2024

DOI：

10.3969/j.issn.1673-629X.2024.03.025

计算机技术与发展

陕西省计算机学会

计算机技术与发展

CSTPCD

影响因子：0.621

ISSN：1673-629X

年,卷(期)：2024.34(3)

参考文献量30