Schnellere mrt-scans mit neuem algorithmus


Schnellere mrt-scans mit neuem algorithmus

Kliniker sind in der Lage, auch die frühesten Anzeichen von Krebs oder anderen Anomalien durch Magnetresonanztomographie (MRT) zu erkennen, die das Innere des Körpers in komplizierten Details scannt, aber diese Scans können eine lange und unangenehme Erfahrung für Patienten sein, wie es sie erfordert Bis zu 45 Minuten in der Maschine liegen. Durch die Verwendung eines Algorithmus, der am MIT Research Researchatory of Electronics entwickelt wurde, konnten die Scanzeiten auf nur 15 Minuten gesenkt werden.

MRT-Scanner verwenden starke Magnetfelder und Funkwellen, um mehrere Bilder von ein und demselben Körperteil zu erwerben, die jeweils einen Kontrast zwischen verschiedenen Gewebetypen erzeugen. Radiologen sind in der Lage, subtile Anomalien, wie z. B. einen sich entwickelnden Tumor, zu erkennen, indem sie Vielfachbilder der gleichen Region vergleichen und die Kontrastschwankungen der verschiedenen Gewebetypen untersuchen. Allerdings ist die Vorgehensweise bei der Durchführung mehrerer Scans der gleichen Regionen zeitaufwändig, was dazu führt, dass die Patienten längere Zeit in der Maschine verbringen.

Lead-Autor Elfar Adalsteinsson, ein Associate Professor für Elektrotechnik und Informatik und Gesundheitswissenschaften und Technologie, und Vivek Goyal, der Esther und Harold E. Edgerton Karriere Development Associate Professor für Elektrotechnik und Informatik haben einen Algorithmus entwickelt, der drastisch beschleunigen kann Der MRT-Scan-Prozess. Das Papier, das den Algorithmus enthält, wird in der Zeitschrift veröffentlicht Magnetresonanz in der Medizin .

Durch die Verwendung von Informationen, die aus dem ersten Kontrast-Scan erhalten wurden, kann der Algorithmus nachfolgende Bilder erzeugen, ohne dass der Scanner jedes Mal, wenn er ein anderes Bild aus den Rohdaten hervorbringt, von dem Scratch starten muss, da es bereits einen grundlegenden Umriss aufweist, um zu arbeiten. Dies verkürzt die Zeit, die erforderlich ist, um jeden späteren Scan zu erwerben, erheblich.

Durch die Suche nach Features, die in allen verschiedenen Scans, wie die grundlegende anatomische Struktur üblich sind, ist die Software in der Lage, diese Gliederung zu erstellen. Der Algorithmus verwendet insbesondere den ersten Scan, um die wahrscheinliche Position der Grenzen zwischen verschiedenen Gewebetypen in den nachfolgenden Kontrast-Scans vorherzusagen.

Adalsteinsson erklärt:

"Wenn die Maschine einen Scan von deinem Gehirn nimmt, wird dein Kopf sich nicht von einem Bild zum nächsten bewegen, also wenn der Scan Nummer zwei bereits weiß, wo dein Kopf ist, dann wird es nicht so lange dauern, das Bild zu erzeugen Wenn die Daten von Grund auf für den ersten Scan erworben werden mussten.

Angesichts der Daten von einem Kontrast, gibt es Ihnen eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass eine bestimmte Kante, sagen die Peripherie des Gehirns oder die Kanten, die verschiedene Fächer im Gehirn beschränken, an der gleichen Stelle sein wird. "

Laut Goyal kann der Algorithmus nicht zu viele Informationen aus dem ersten Scan auf nachfolgende Scans übertragen, weil es riskieren würde, die einzigartigen Gewebemerkmale zu verlieren, die durch die verschiedenen Kontraste aufgedeckt wurden.

Goyal erklärt:

"Du willst nicht zuviel voraussetzen, also nehst du z. B. nicht an, dass das helle und dunkle Muster aus einem Bild im nächsten Bild repliziert wird, weil in der Tat diese Arten von dunklen und hellen Mustern Sind oft umgekehrt und können ganz andere Gewebeeigenschaften offenbaren."

Der erste Autor Berkin Bilgic verdeutlicht, dass der Algorithmus daher für jedes einzelne Pixel berechnet, welche neuen Informationen für die Konstruktion des Bildes benötigt werden und welche Informationen, z. B. die Kanten verschiedener Gewebetypen, die es aus den vorherigen Scans nehmen kann. Als Ergebnis MRT-Scans sind viel schneller abgeschlossen und kann die Zeit, die Patienten haben, um innerhalb der Maschine von 45 bis nur 15 Minuten zu senken. Bilgic gibt zu, dass der schnellere Scan einen leichten Einfluss auf die Bildqualität hat, aber es ist den konkurrierenden Algorithmen weit überlegen.

Die Forscher arbeiten derzeit an der weiteren Verbesserung des Algorithmus, so dass die Rohbilddaten viel schneller in ein endgültiges Bild verarbeitet werden können, das durch Kliniker analysiert werden kann, sobald die Patienten den MRT-Scanner verlassen haben. Standard-Computer-Prozessoren nehmen erheblich länger für den letzten Schritt der Umwandlung von Rohdaten in ein endgültiges Bild als herkömmliche MRT-Scans, aber die Forscher sind optimistisch, dass sie in der Lage sind, die Zeit zu der gleichen Zeit zu reduzieren, die von herkömmlichen MRT-Scans benötigt wird, indem sie die jüngsten Fortschritte in Computer aus der Gaming-Branche.

Adalsteinsson kommentiert:

"Grafikverarbeitungseinheiten oder GPUs sind um Größenordnungen schneller bei bestimmten Rechenaufgaben als allgemeine Prozessoren, wie die besondere Berechnungsaufgabe, die wir für diesen Algorithmus benötigen." Er fügt hinzu, dass ein Student im Labor derzeit arbeitet, um den Algorithmus auf einer dedizierten GPU zu implementieren.

Bresenham Algorithmus: Informatik (deutsch, english cc) (Video Medizinische Und Professionelle 2022).

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