Model-based treatment planning for transcranial ultrasound therapy typically involves mapping the acoustic properties of the skull from an x-ray computed tomography (CT) image of the head. Here, three methods for generating pseudo-CT images from magnetic resonance (MR) images were compared as an alternative to CT. A convolutional neural network (U-Net) was trained on paired MR-CT images to generate pseudo-CT images from either T1-weighted or zero-echo time (ZTE) MR images (denoted tCT and zCT, respectively). A direct mapping from ZTE to pseudo-CT was also implemented (denoted cCT). When comparing the pseudo-CT and ground truth CT images for the test set, the mean absolute error was 133, 83, and 145 Hounsfield units (HU) across the whole head, and 398, 222, and 336 HU within the skull for the tCT, zCT, and cCT images, respectively. Ultrasound simulations were also performed using the generated pseudo-CT images and compared to simulations based on CT. An annular array transducer was used targeting the visual or motor cortex. The mean differences in the simulated focal pressure, focal position, and focal volume were 9.9%, 1.5 mm, and 15.1% for simulations based on the tCT images, 5.7%, 0.6 mm, and 5.7% for the zCT, and 6.7%, 0.9 mm, and 12.1% for the cCT. The improved results for images mapped from ZTE highlight the advantage of using imaging sequences which improve contrast of the skull bone. Overall, these results demonstrate that acoustic simulations based on MR images can give comparable accuracy to those based on CT.


翻译:用于超音速转基因治疗的模型处理规划通常涉及从头部的X光计算透视图像(CT)中绘制头骨的声学特性。这里比较了从磁共振图像(MR)中生成假CT图像的三种方法,作为CT的替代方案。对立的MR-CT图像(U-Net)用配对的MR-CT图像进行了培训,以生成来自T1重量或零分时间(ZTE) MR图像的伪CT图像(分别为TCT和ZCT)。从ZTE到假CT图像的直接绘图也得到了实施(注意CCT)。在将假CT和地磁共振动图像(MRMR)中生成假CT图像的三种方法都与CT图像进行了对比。 以直径为直径的直映图像(CT)中,以直径为直径的直径直径直径为直径,以直径直径直径直径为直径直径直径直径直到直径直径直径的直径直径直径直径直径直径直径直径直径直,以直径直径直径直径直径直径直径直地直地直地直地直地直地显示。

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