Motivation: Alzheimer's Disease hallmarks include amyloid-beta deposits and brain atrophy, detectable via PET and MRI scans, respectively. PET is expensive, invasive and exposes patients to ionizing radiation. MRI is cheaper, non-invasive, and free from ionizing radiation but limited to measuring brain atrophy. Goal: To develop an 3D image translation model that synthesizes amyloid-beta PET images from T1-weighted MRI, exploiting the known relationship between amyloid-beta and brain atrophy. Approach: The model was trained on 616 PET/MRI pairs and validated with 264 pairs. Results: The model synthesized amyloid-beta PET images from T1-weighted MRI with high-degree of similarity showing high SSIM and PSNR metrics (SSIM>0.95&PSNR=28). Impact: Our model proves the feasibility of synthesizing amyloid-beta PET images from structural MRI ones, significantly enhancing accessibility for large-cohort studies and early dementia detection, while also reducing cost, invasiveness, and radiation exposure.


翻译:动机:阿尔茨海默病的典型病理特征包括淀粉样蛋白沉积和脑萎缩,分别可通过PET和MRI扫描检测。PET成本高昂、具有侵入性,且会使患者暴露于电离辐射;MRI则成本较低、无创且无辐射暴露,但仅限于测量脑萎缩。目标:利用淀粉样蛋白与脑萎缩之间的已知关联,开发一种三维图像转换模型,从T1加权MRI中合成淀粉样蛋白PET图像。方法:该模型基于616对PET/MRI图像对进行训练,并在264对图像对上完成验证。结果:模型从T1加权MRI合成的淀粉样蛋白PET图像具有高度相似性,SSIM>0.95且PSNR=28的高指标验证了其性能。影响:本研究证明了从结构性MRI图像合成淀粉样蛋白PET的可行性,显著提升了大规模队列研究与早期痴呆筛查的可及性,同时降低了成本、侵入性和辐射暴露。

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