論文の概要: CEST-KAN: Kolmogorov-Arnold Networks for CEST MRI Data Analysis
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.16026v2
- Date: Tue, 25 Jun 2024 04:28:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-26 13:02:11.210946
- Title: CEST-KAN: Kolmogorov-Arnold Networks for CEST MRI Data Analysis
- Title（参考訳）: CEST-KAN:CEST MRIデータ解析のためのコルモゴロフ・アルノルドネットワーク
- Authors: Jiawen Wang, Pei Cai, Ziyan Wang, Huabin Zhang, Jianpan Huang,
- Abstract要約: 本研究では,CEST MRIデータ解析(CEST-KAN)におけるKAN(Kolmogorov-Arnold Network)の有用性について検討した。
マルチ層パーセプトロン(MLP)とKANモデルの性能評価を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.435914008254925
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Purpose: This study aims to propose and investigate the feasibility of using Kolmogorov-Arnold Network (KAN) for CEST MRI data analysis (CEST-KAN). Methods: CEST MRI data were acquired from twelve healthy volunteers at 3T. Data from ten subjects were used for training, while the remaining two were reserved for testing. The performance of multi-layer perceptron (MLP) and KAN models with the same network settings were evaluated and compared to the conventional multi-pool Lorentzian fitting (MPLF) method in generating water and multiple CEST contrasts, including amide, relayed nuclear Overhauser effect (rNOE), and magnetization transfer (MT). Results: The water and CEST maps generated by both MLP and KAN were visually comparable to the MPLF results. However, the KAN model demonstrated higher accuracy in extrapolating the CEST fitting metrics, as evidenced by the smaller validation loss during training and smaller absolute error during testing. Voxel-wise correlation analysis showed that all four CEST fitting metrics generated by KAN consistently exhibited higher Pearson coefficients than the MLP results, indicating superior performance. Moreover, the KAN models consistently outperformed the MLP models in varying hidden layer numbers despite longer training time. Conclusion: In this study, we demonstrated for the first time the feasibility of utilizing KAN for CEST MRI data analysis, highlighting its superiority over MLP in this task. The findings suggest that CEST-KAN has the potential to be a robust and reliable post-analysis tool for CEST MRI in clinical settings.
- Abstract（参考訳）: 目的:本研究は,CEST MRIデータ解析(CEST-KAN)におけるKAN(Kolmogorov-Arnold Network)の有用性について検討することを目的としている。
方法: CEST MRIは健常者12名から3Tで取得した。
10人の被験者からのデータが訓練に使われ、残りの2人は試験に使用された。
マルチ層パーセプトロン(MLP)とKANモデルの性能評価を行い,アミド,リレート核オーバーハウザー効果(rNOE),磁化移動(MT)を含む複数のCESTコントラストと水の生成における従来のマルチプールローレンツアンフィッティング(MPLF)法と比較した。
結果:MPLPとKANで生成した水とCESTマップはMPLFと視覚的に比較した。
しかし、KANモデルは、トレーニング中の検証損失が小さく、テスト中の絶対誤差が小さいことから、CEST適合度を外挿する際の精度が高かった。
Voxel-wise correlation analysisにより,kan が生成した4つの CEST 適合度は MLP よりも高いPearson 係数を示し,優れた性能を示した。
さらに、KANモデルはトレーニング時間が長いにもかかわらず、様々な隠蔽層数でMLPモデルより一貫して優れていた。
結論:本研究は,CEST MRIデータ解析におけるkanの有用性を初めて実証し,この課題におけるMLPの優位性を強調した。
以上の結果から,CEST-KANは臨床環境でのCEST MRIの堅牢かつ信頼性の高い分析ツールである可能性が示唆された。
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