Facebook KI beschleunigt MRT-Untersuchungen

Die Bildrekonstruktion durch künstliche Intelligenz (KI) verkürzt die Zeit von Magnetresonanztomographie-Untersuchungen (MRT) erheblich.

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Die erste klinische Studie, die KI-beschleunigte Knie-MRT-Scans mit konventionellen Scans vergleicht, zeigt, dass die KI-Scans nicht nur diagnostisch mit den konventionellen austauschbar sind, sondern auch qualitativ hochwertigere Bilder liefern. Die Ergebnisse dieser Austauschbarkeitsstudie sind ein wichtiger Meilenstein in einer gemeinsamen Initiative, die 2018 von NYU Langone Health of New York City und der Facebook Artificial Intelligence Research (FAIR) Gruppe ins Leben gerufen wurde, um den MRT-Scanprozess zu beschleunigen.
Die Forschung wurde im American Journal of Roentgenology veröffentlicht.

Die KI-beschleunigte Protokoll-Bildrekonstruktion hat die Fähigkeit, Bilder in diagnostischer Qualität mit einem Bruchteil der rohen Erfassungsdaten im Vergleich zu konventionellen Techniken zu erstellen. Für die Austauschbarkeitsstudie wurde die diagnostische Qualität von AL-DL rekonstruierten Bildern unter Verwendung von nur 25 % der Rohdaten von 108 MRT-Knieuntersuchungen, die auf einem 3T-Scanner (Siemens Healthineers) durchgeführt wurden, bewertet und mit konventionell erfassten und verarbeiteten Bildern unter Verwendung eines klinischen Standard-MR-Protokolls verglichen. Die mit KI rekonstruierten Bilder waren um das Vierfache beschleunigt, da nur 25 % der Rohdaten von vollständig abgetasteten Bildern verwendet wurden. Sechs muskuloskelettale Radiologen bewerteten jeden Bildsatz auf das Vorhandensein von Meniskusrissen, Bandanomalien, chondralen Defekten und subchondralen Knochenmarkssignalanomalien und bewerteten sie auf einer Normalitätsskala von eins bis vier. Die Radiologen bewerteten die Bilder auch hinsichtlich der Schärfe, des subjektiven Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR), des Vorhandenseins von Artefakten und der allgemeinen Bildqualität auf einer Vier-Punkte-Skala. Sie wurden auch gebeten, die 216 Untersuchungen als konventionelle Untersuchungen oder als solche, die mit dem KI-beschleunigten Protokoll erstellt wurden, zu identifizieren.

Beschleunigte Sequenz besser als klinische Sequenz

Die Studie zeigte, dass die KI-beschleunigten Bilder diagnostisch mit den konventionellen Bildern austauschbar waren", schreibt Hauptautor Michael P. Recht MD, Louis Marx Professor und Lehrstuhlinhaber für Radiologie, und seine Mitforscher. Die Ergebnisse zeigten, dass der Austausch der Sequenzen in nicht mehr als 4 % der Fälle zu abweichenden klinischen Meinungen für jedes ausgewertete Merkmal führte. Außerdem wurde die beschleunigte Sequenz von allen sechs Analytikern als qualitativ besser beurteilt als die klinische Sequenz.'

Die Studie ist wichtig: Sie ebnet den Weg für die weitere Erforschung von KI-Bildrekonstruktionsmodellen mit anderen Arten von MRT-Untersuchungen. Sie zeigt auch, dass 'fastMRI' Bilder von besserer Qualität erzeugt als parallele Bildgebung und Compressed-Sensing-Techniken, die auch die Scan-Zeit verkürzen können. Compressed-Sensing-Techniken tendieren dazu, das SNR besser zu erhalten als parallele Bildgebung, aber Kompressionsalgorithmen neigen dazu, den Bildinhalt zu stark zu vereinfachen, was zu Restunschärfen und einem Verlust an realistischen Bildtexturen führt.

Mitarbeiter des Center for Advanced Imaging Innovation and Research (CAI2R) der radiologischen Abteilung der NYU School of Medicine und Facebook AI initiierten das gemeinsame fastMRI-Forschungsprojekt mit dem Ziel, die Erfassung von MRT-Scans durch KI um das bis zu 10-fache zu beschleunigen. Eine solch drastische Zeitreduzierung könnte die MRT für Notfallpatienten, Klaustrophobiker oder Patienten, die nicht stillhalten oder den Atem anhalten können, sowie für Kinder praktikabler machen. Der Durchsatz von MRT-Suiten könnte erheblich gesteigert werden.