Synthesizing beta-amyloid PET images from T1-weighted Structural MRI: A Preliminary Study

要約

ベータアミロイド陽電子放射断層撮影法 (A$\beta$-PET) イメージングは​​、アルツハイマー病 (AD) の研究と診断において重要なツールとなっており、アルツハイマー病の特徴の 1 つであるアミロイド斑の病理学的蓄積についての洞察が得られます。
しかし、高コスト、限られた入手可能性、および放射能への曝露により、A$\beta$-PET イメージングの広範な使用が制限され、包括的なデータセットが不足しています。
これまでの研究では、より容易に利用できる構造磁気共鳴画像法 (MRI) が、A$\beta$-PET 画像を合成するための実行可能な代替手段として機能する可能性があることが示唆されています。
この研究では、直接 PET イメージングに伴う制限を克服することを目的として、3D 拡散モデルを利用して T1 強調 MRI スキャンから A$\beta$-PET 画像を合成するアプローチを提案します。
私たちの方法は、認知が正常な症例に対しては高品質のA$\beta$-PET画像を生成しますが、軽度認知障害（MCI）患者に対しては、被験者間のA$\beta$沈着パターンのばらつきにより効果が低くなります。
私たちの予備的な結果は、A$\beta$-PET 画像を改善するには、MCI 症例のより大規模なサンプルや、臨床および人口統計の詳細、認知および機能の評価、縦断的データを含むマルチモダリティ情報などの追加データを組み込むことが必要である可能性があることを示唆しています。
MCI患者向けの合成。

要約(オリジナル)

Beta-amyloid positron emission tomography (A$\beta$-PET) imaging has become a critical tool in Alzheimer’s disease (AD) research and diagnosis, providing insights into the pathological accumulation of amyloid plaques, one of the hallmarks of AD. However, the high cost, limited availability, and exposure to radioactivity restrict the widespread use of A$\beta$-PET imaging, leading to a scarcity of comprehensive datasets. Previous studies have suggested that structural magnetic resonance imaging (MRI), which is more readily available, may serve as a viable alternative for synthesizing A$\beta$-PET images. In this study, we propose an approach to utilize 3D diffusion models to synthesize A$\beta$-PET images from T1-weighted MRI scans, aiming to overcome the limitations associated with direct PET imaging. Our method generates high-quality A$\beta$-PET images for cognitive normal cases, although it is less effective for mild cognitive impairment (MCI) patients due to the variability in A$\beta$ deposition patterns among subjects. Our preliminary results suggest that incorporating additional data, such as a larger sample of MCI cases and multi-modality information including clinical and demographic details, cognitive and functional assessments, and longitudinal data, may be necessary to improve A$\beta$-PET image synthesis for MCI patients.

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