Joint Denoising and Few-angle Reconstruction for Low-dose Cardiac SPECT Using a Dual-domain Iterative Network with Adaptive Data Consistency

要約

単光子放射型コンピュータ断層撮影法 (SPECT) による心筋灌流イメージング (MPI) は、心血管疾患の診断に広く応用されています。
注入されるトレーサーの線量を減らすことは患者の放射線被曝を下げるために不可欠ですが、画像ノイズの増加につながります。
さらに、最新の専用心臓 SPECT スキャナは通常、ハードウェア費用を削減するために、より少ない検出器を使用してより少ない角度で投影を取得するため、再構成精度が低下する可能性があります。
これらの課題を克服するために、我々は、エンドツーエンドの関節ノイズ除去と心臓SPECTの低線量かつ数角度の投影からの再構成のためのデュアルドメイン反復ネットワークを提案します。
画像ドメイン ネットワークは、投影ドメイン ネットワークの事前推定を提供します。
投影ドメインの主モジュールと補助モジュールは、プログレッシブノイズ除去と少数角度再構成のために相互接続されています。
Adaptive Data Consistency (ADC) モジュールは、主モジュールと補助モジュールの出力を効率的に融合することで予測精度を向上させます。
臨床 MPI データを使用した実験では、私たちが提案した方法が既存の画像、投影、およびデュアルドメイン技術よりも優れており、より正確な投影と再構成が生成されることが示されています。
アブレーション研究により、ネットワーク パフォーマンスの向上における画像領域の事前推定と ADC モジュールの重要性が確認されています。

要約(オリジナル)

Myocardial perfusion imaging (MPI) by single-photon emission computed tomography (SPECT) is widely applied for the diagnosis of cardiovascular diseases. Reducing the dose of the injected tracer is essential for lowering the patient’s radiation exposure, but it will lead to increased image noise. Additionally, the latest dedicated cardiac SPECT scanners typically acquire projections in fewer angles using fewer detectors to reduce hardware expenses, potentially resulting in lower reconstruction accuracy. To overcome these challenges, we propose a dual-domain iterative network for end-to-end joint denoising and reconstruction from low-dose and few-angle projections of cardiac SPECT. The image-domain network provides a prior estimate for the projection-domain networks. The projection-domain primary and auxiliary modules are interconnected for progressive denoising and few-angle reconstruction. Adaptive Data Consistency (ADC) modules improve prediction accuracy by efficiently fusing the outputs of the primary and auxiliary modules. Experiments using clinical MPI data show that our proposed method outperforms existing image-, projection-, and dual-domain techniques, producing more accurate projections and reconstructions. Ablation studies confirm the significance of the image-domain prior estimate and ADC modules in enhancing network performance.

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