Automatic Quantification of Serial PET/CT Images for Pediatric Hodgkin Lymphoma Patients Using a Longitudinally-Aware Segmentation Network

2024年04月12日
  • 简介
    $\textbf{目的}$:对于淋巴瘤患者PET扫描的纵向变化进行自动量化一直是一个具有挑战性的问题,因为在中期治疗扫描中残留病变通常是微妙且难以检测的。我们的目标是开发一种具有纵向感知分割网络(LAS-Net),可以量化小儿霍奇金淋巴瘤患者的连续PET/CT图像。 $\textbf{材料和方法}$:这项回顾性研究包括297名患者的基线(PET1)和中期(PET2)PET/CT图像,这些患者参加了两项儿童肿瘤组临床试验(AHOD1331和AHOD0831)。LAS-Net采用纵向交叉注意力,允许PET1中的相关特征影响对PET2的分析。使用Dice系数评估模型在PET1中的性能,使用检测F1分数评估模型在PET2中的性能。此外,我们提取并比较定量PET指标,包括PET1中的代谢性肿瘤体积(MTV)和总病变醣代谢率(TLG),以及PET2中的qPET和$\Delta$SUVmax,并与医师测量进行比较。我们使用Spearman的$\rho$相关性量化它们的一致性,并使用自助法重采样进行统计分析。$\textbf{结果}$:LAS-Net以F1分数0.606(精度/召回率:0.615/0.600)检测出PET2中的残留淋巴瘤,优于所有比较方法(P<0.01)。对于基线分割,LAS-Net实现了平均Dice分数0.772。在PET定量方面,LAS-Net的qPET、$\Delta$SUVmax、MTV和TLG的测量值与医师的测量值强相关,Spearman的$\rho$分别为0.78、0.80、0.93和0.96。在外部测试队列中,性能保持高水平,并略微下降。$\textbf{结论}$:LAS-Net在量化PET指标方面表现出较高的性能,突显了纵向感知在评估多时间点成像数据集中的价值。
  • 图表
  • 解决问题
    开发一种能够量化儿童霍奇金淋巴瘤患者PET扫描序列的长期感知分割网络
  • 关键思路
    LAS-Net采用纵向交叉关注,利用PET1的相关特征来指导PET2的分析,实现对序列扫描的量化
  • 其它亮点
    LAS-Net在PET2的残留淋巴瘤检测方面表现优异,F1得分为0.606;在基线分割方面,平均Dice分数为0.772。对PET指标的测量结果与医生的测量结果强相关,Spearman's ρ分别为0.78、0.80、0.93和0.96。
  • 相关研究
    近期的相关研究包括:1.《A deep learning-based framework for automatic PET/CT segmentation and analysis》;2.《Deep learning for PET image segmentation: A review》;3.《DeepPET: a deep encoder-decoder network for directly solving the PET image reconstruction inverse problem》
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