論文の概要: Deep Slice Interpolation for Reducing Through-Plane Anisotropy and Noise in Head CT
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.09953v1
- Date: Mon, 08 Jun 2026 10:45:51 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-10 15:40:58.084459
- Title: Deep Slice Interpolation for Reducing Through-Plane Anisotropy and Noise in Head CT
- Title(参考訳): 頭部CTにおける平面異方性とノイズ低減のためのディープスライス補間法
- Authors: Luis Cortés Ferre, Miguel A. Gutiérrez-Naranjo, Marcin Balcerzyk,
- Abstract要約: 本稿では,隣接する一対の軸スライスから中間CTスライスを合成する深層学習システムを提案する。
このシステムは、3次元の可視化を改善しながら、自然に識別された出力を同時に生成する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Head computed tomography (CT) typically uses sub-millimeter in-plane resolution but 2-5 mm through-plane spacing, creating substantial anisotropy that degrades multiplanar reconstructions, volumetric measurements such as hematoma volume estimation, and downstream algorithms that assume near-isotropic voxels. We present a deep learning system that synthesizes intermediate CT slices from pairs of neighboring axial slices, halving the effective through-plane spacing. The system improves three-dimensional visualization while simultaneously producing inherently denoised outputs, yielding two complementary benefits from a single inference pass. To build a reliable system, we systematically evaluate pixel-wise losses, namely mean squared error (MSE) and mean absolute error (L1); structural-similarity losses, namely the structural similarity index (SSIM) and its multi-scale variant (MS-SSIM); and hybrid combinations. On a held-out test set, all converged models outperform classical interpolation baselines and pretrained video frame interpolation methods (RIFE, FILM) on all structural measures, with MS-SSIM+L1 offering the strongest balanced profile. We also document training instability in SSIM-family losses and identify partial remedies: the standard numerical fixes eliminate the dominant failure mode but leave residual divergence at smaller batch sizes. All results are reported with patient-level bootstrap confidence intervals and paired statistical tests. As an illustration, we apply the system to an out-of-distribution head CT series from Hospital Universitario Virgen del Rocío: the model synthesizes intermediate slices and exhibits on the real slices the implicit-denoising signature predicted by our theoretical analysis, supporting in a single external case that interpolation quality and implicit denoising are not confined to the training distribution.
- Abstract(参考訳): 頭頂部CT(Head Computed Tomography)は通常、サブミリメートルの面内解像度を用いるが、2-5mmの面内間隔を使用するため、多平面再構成を劣化させる相当な異方性、血腫体積推定などの体積測定、およびほぼ等方性ボクセルを仮定する下流アルゴリズムが生成される。
本研究では,隣接する一対の軸スライスから中間CTスライスを合成し,有効平面間隔を半減する深層学習システムを提案する。
このシステムは、3次元の可視化を改善し、同時に固有に識別された出力を生成し、単一の推論パスから2つの相補的な利点をもたらす。
信頼性の高いシステムを構築するためには,平均二乗誤差 (MSE) と平均絶対誤差 (L1) と,構造相似損失 (SSIM) とマルチスケール変種 (MS-SSIM) を系統的に評価する。
ホールドアウトテストセットでは、すべての収束モデルは古典的補間ベースラインと事前訓練されたビデオフレーム補間法(RIFE, FILM)を全ての構造的尺度で上回り、MS-SSIM+L1は最もバランスの取れたプロファイルを提供する。
また,SSIMファミリーの損失に対するトレーニングの不安定性の文書化や部分的改善の特定も行う。
いずれの結果も, 患者レベルのブートストラップ信頼区間と, ペア統計検査で報告した。
そこで本研究では,本モデルを用いて,中間スライスを合成し,理論解析により予測される暗黙的復号化シグネチャを実スライス上に表示し,補間品質と暗示的復号化がトレーニング分布に限定されない単一外部ケースで支援する。
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