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基于生成对抗网络的正则化图像重建用于正电子发射断层扫描。

Generative adversarial network based regularized image reconstruction for PET.

机构信息

Department of Biomedical Engineering University of California Davis CA United States of America.

出版信息

Phys Med Biol. 2020 Jun 23;65(12):125016. doi: 10.1088/1361-6560/ab8f72.

Abstract

Positron emission tomography (PET) is an ill-posed inverse problem and suffers high noise due to limited number of detected events. Prior information can be used to improve the quality of reconstructed PET images. Deep neural networks have also been applied to regularized image reconstruction. One method is to use a pretrained denoising neural network to represent the PET image and to perform a constrained maximum likelihood estimation. In this work, we propose to use a generative adversarial network (GAN) to further improve the network performance. We also modify the objective function to include a data-matching term on the network input. Experimental studies using computer-based Monte Carlo simulations and real patient datasets demonstrate that the proposed method leads to noticeable improvements over the kernel-based and U-net-based regularization methods in terms of lesion contrast recovery versus background noise trade-offs.

摘要

正电子发射断层扫描(PET)是一个不适定的反问题,由于检测到的事件数量有限,因此会受到高噪声的影响。可以使用先验信息来提高重建的 PET 图像的质量。深度神经网络也已应用于正则化图像重建。一种方法是使用预训练的去噪神经网络来表示 PET 图像,并进行约束最大似然估计。在这项工作中,我们建议使用生成对抗网络(GAN)来进一步提高网络性能。我们还修改了目标函数,在网络输入上包含一个数据匹配项。使用基于计算机的蒙特卡罗模拟和真实患者数据集的实验研究表明,与基于核和 U 形网络的正则化方法相比,该方法在病灶对比度恢复与背景噪声权衡方面有明显的改进。

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