In this work we continue studies of the uncertainty quantification problem in emission tomographies such as PET or SPECT. In particular, we consider a scenario when additional multimodal data (e.g., anatomical MRI images) are available. To solve the aforementioned problem we adapt the recently proposed nonparametric posterior learning technique to the context of Poisson-type data in emission tomography. Using this approach we derive sampling algorithms which are trivially parallelizable, scalable and very easy to implement. In addition, we prove conditional consistency and tightness for the distribution of produced samples in the small noise limit (i.e., when the acquisition time tends to infinity) and derive new geometrical and necessary condition on how MRI images must be used. This condition arises naturally in the context of misspecified generalized Poisson models. We also contrast our approach with bayesian MCMC sampling based on one data augmentation scheme which is very popular in the context of EM-type algorithms for PET or SPECT. We show theoretically and also numerically that such data augmentation significantly increases mixing times for the Markov chain. In view of this, our algorithms seem to give a reasonable trade-off between design complexity, scalability, numerical load and asessement for the uncertainty quantification.


翻译:在这项工作中,我们继续研究诸如PET或SPECT等排放分子分布图中不确定的量化问题。我们特别考虑在具备额外多式数据(例如解剖式磁共振成像)的情况下会出现一种假设情况。为了解决上述问题,我们将最近提出的非参数后代学习技术适应Poisson型排放透映学数据的背景。我们采用这种方法,得出了可轻而易举地平行、可伸缩和易于执行的抽样算法。此外,我们证明在小噪声限制(即获取时间趋向无限)中分发所生产的样品时具有有条件的一致性和紧凑性,并得出了必须如何使用磁共振成像的新的几何计量和必要条件。在错误地描述普瓦森型模型的背景下,这一条件自然产生。我们还根据一种数据扩增能力方案,即PET或SPECT非常流行的EM型算法,我们从理论上和数字上表明,这种数据增扩增量性大大增加了Markov级链之间的混合时间。从这一分析中可以看出,我们对于合理的贸易的不确定性和定量性,我们看来,使我们的数值分析是具有合理的可靠性。

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