[3-G-5-01] 解像度を担保したDenoising U-Netの開発:前立腺MRI画像での検討
Deep learning , Magnetic Resonance Imaging, Denoise, U-Net, Structural Similarity
【背景】我が国の前立腺癌患者数は年々増加傾向にあり,生検前にMagnetic Resonance Imaging(MRI)を施行することで非有意癌の検出が5%減少する.前立腺MRI画像は高空間分解能であることを要求され,Signal to Noise Ratioの確保に苦慮する.【目的】ノイズ除去モデルの精度向上と解像度の担保を目的とした改良型Denoising U-Netを開発し,検討した.【方法】公開データの前立腺MRI画像676枚にガウシャンノイズを付加した.提案モデル(Structural SIMilarity (SSIM) Residual U-Net)は,U-Netを基盤としたEncoder-Decoderの畳み込み構造をResidual Blockへ変更し,解像度低下の改善にSSIMを損失関数へ適用した.また,提案モデルの有用性を証明するために,U-Netと提案モデルに加えてResidual U-Net,SSIM U-Netの4つのモデルに対して,教師画像との差分によるヒストグラムの標準偏差(Standard Deviation(SD)),Root Mean Squared Error(RMSE),SSIM,Peak Signal to Noise Ratio(PSNR)を用いて評価を行った.統計学的解析にはFriedman test,Post hoc testにDunn’s testを用いた.有意水準は5%に設定した.【結果】U-Netと比較してSDとRMSEでは,提案モデル・SSIM U-Netが有意に低値を示し,PSNRとSSIMでは,提案モデル・Residual U-Netが有意に高値を示した.【考察・結論】提案モデルはノイズを除去しつつ,解像度の担保も可能であることが示唆された.【倫理的配慮】公開データによる研究報告のため,倫理指針の適応外である.
