Kontrastmittelreduzierung in der Computertomographie mit Deep Learning unter Verwendung eines Generative Adversarial Networks in einer experimentellen Tierstudie

Zielsetzung Verringerung der Dosis von jodhaltigem Kontrastmittel (CM) beim Abdomen CT in einem Großtiermodell durch virtuelle Kontrastverstärkung mit Hilfe von Generative Adversarial Networks (GAN).

Material und Methoden 20 gesunde Göttinger Minischweine unterzogen sich dreimal einer mehrphasigen Abdomen CT mit niedriger(lowCM; 100mgl/kg) und Standard(standardCM; 350mgl/kg) Kontrastmitteldosis(120 Untersuchungen), die eine frühe arterielle, späte arterielle, portal-venöse und venöse Kontrastphase enthielten. Ein Tier musste wegen unvollständiger Untersuchungen ausgeschlossen werden. Von 19 Tieren wurden drei zufällig ausgewählt und für die Validierung zurückgehalten (18 Untersuchungen). Mit den verbleibenden 16 Tieren (96 Untersuchungen) wurde das GAN für eine Bild-zu-Bild-Umwandlung von lowCM zu standardCM trainiert. Anschließend wurden ROI-Messungen in der abdominellen Aorta, der Vena cava inferior, der Pfortader, dem Leberparenchym und der autochthonen Rückenmuskulatur durchgeführt und die CNR berechnet. Darüber hinaus wurden die standardCM und die virtuellen hochgerechneten Daten (virtualCM) in einem visuellen Turing-Test (VTT) drei radiologischen Fachärzten demonstriert, die entscheiden mussten, ob sie Bilder aus beiden Untersuchungen identisch befundet hätten und welche Bilder von der standardCM Untersuchung stammen.

Ergebnisse Der mittlere CNR stieg durch die GAN basierte Kontrastverstärkung in allen Kontrastphasen signifikant an (P<0,0001) und unterschied sich nicht signifikant von der standardCM Untersuchung (1,4±1,0 lowCM, 5,0±4,8 virtualCM, 5,1±5,7 standardCM). Der VTT ergab, dass die Bilder der standardCM und der virtuellenCM bei im Durchschnitt 93 % der Untersuchungen identisch befundet worden wären. Die Prüfer konnten die standardCM Daten in 80 % der Fälle als solche identifizieren.

Schlußfolgerungen Diese Machbarkeitsstudie an gesunden Minischweinen zeigt, dass die Menge an CM für das CT Abdomen mit Hilfe der GAN-basierten Kontrastverstärkung bei vergleichbarer Bildqualität um etwa 71,4 % reduziert werden kann.

Publication History

Article published online:
29 August 2022