Dose verification based on proton-induced positron emitters is a promising quality assurance tool and may leverage the strength of artificial intelligence. To move a step closer towards practical application, the sensitivity analysis of two factors needs to be performed: biological washout and depth selection. selection. A bi-directional recurrent neural network (RNN) model was developed. The training dataset was generated based upon a CT image-based phantom (abdomen region) and multiple beam energies/pathways, using Monte-Carlo simulation (1 mm spatial resolution, no biological washout). For the modeling of biological washout, a simplified analytical model was applied to change raw activity profiles over a period of 5 minutes, incorporating both physical decay and biological washout. For the study of depth selection (a challenge linked to multi field/angle irradiation), truncations were applied at different window lengths (100, 125, 150 mm) to raw activity profiles. Finally, the performance of a worst-case scenario was examined by combining both factors (depth selection: 125 mm, biological washout: 5 mins). The accuracy was quantitatively evaluated in terms of range uncertainty, mean absolute error (MAE) and mean relative errors (MRE). Our proposed AI framework shows good immunity to the perturbation associated with two factors. The detection of proton-induced positron emitters, combined with machine learning, has great potential to implement online patient-specific verification in proton therapy.

在本文中，我们回顾了同时正电子发射断层扫描（PET） /磁共振成像（MRI）系统的物理和数据驱动的重建技术，这些技术在癌症，神经系统疾病和心脏病方面具有显着优势。这些重建方法利用结构或统计的先验，以及基于物理学的宠物系统响应的描述。但是，由于正向问题的嵌套表示，直接的PET/MRI重建是一个非线性问题。我们阐明了多方面的方法如何适应3D PET/MRI重建的混合数据和物理驱动的机器学习，总结了过去5年中重要的深度学习发展，以解决衰减校正，散射，低光子数和数据一致性。我们还描述了这些多模式方法的应用如何扩展到PET/MRI以提高放射治疗计划的准确性。最后，我们讨论了遵循物理和深度学习的计算成像和下一代探测器硬件的最新趋势，以扩展当前最新趋势的机会。

为了纠正PET成像中的呼吸运动，构建了一种可解释和无监督的深度学习技术。对网络进行了训练，以预测不同呼吸幅度范围的两个宠物框架之间的光流。训练有素的模型将不同的回顾性宠物图像对齐，提供了最终图像，其计数统计量与非门控图像相似，但没有模糊的效果。 Flownet-PET应用于拟人化数字幻影数据，该数据提供了设计强大指标以量化校正的可能性。当比较预测的光流与地面真相时，发现中值绝对误差小于像素和切片宽度。通过与没有运动的图像进行比较，并计算肿瘤的联合（IOU）以及在应用校正之前和之后NO-MOTION肿瘤体积内的封闭活性和变异系数（COV）进行比较。网络提供的平均相对改进分别为IOU，总活动和COV的64％，89％和75％。 Fownet-Pet获得了与常规回顾相结合方法相似的结果，但仅需要扫描持续时间的六分之一。代码和数据已公开可用（https://github.com/teaghan/flownet_pet）。

从历史上看，患者数据集已用于开发和验证PET/MRI和PET/CT的各种重建算法。为了使这种算法开发，无需获得数百个患者检查，在本文中，我们展示了一种深度学习技术，可以从丰富的全身MRI中产生合成但逼真的全身宠物纹状体。具体来说，我们使用56 $^{18} $ F-FDG-PET/MRI考试的数据集训练3D残差UNET来预测全身T1加权MRI的生理PET摄取。在训练中，我们实施了平衡的损失函数，以在较大的动态范围内产生逼真的吸收，并沿着层析成像线的响应线对模仿宠物的获取产生计算的损失。预测的PET图像预计会产生合成宠物飞行时间（TOF）正式图，可与供应商提供的PET重建算法一起使用，包括使用基于CT的衰减校正（CTAC）和基于MR的衰减校正（MRAC（MRAC） ）。由此产生的合成数据概括了生理学$^{18} $ f-fdg摄取，例如高摄取量位于大脑和膀胱，以及肝脏，肾脏，心脏和肌肉的吸收。为了模拟高摄取的异常，我们还插入合成病变。我们证明，该合成PET数据可以与实际PET数据互换使用，用于比较CT和基于MR的衰减校正方法的PET量化任务，与使用真实数据相比，在平均值中实现了$ \ leq 7.6 \％$误差。这些结果共同表明，所提出的合成PET数据管道可以合理地用于开发，评估和验证PET/MRI重建方法。

信号处理是几乎任何传感器系统的基本组件，具有不同科学学科的广泛应用。时间序列数据，图像和视频序列包括可以增强和分析信息提取和量化的代表性形式的信号。人工智能和机器学习的最近进步正在转向智能，数据驱动，信号处理的研究。该路线图呈现了最先进的方法和应用程序的关键概述，旨在突出未来的挑战和对下一代测量系统的研究机会。它涵盖了广泛的主题，从基础到工业研究，以简明的主题部分组织，反映了每个研究领域的当前和未来发展的趋势和影响。此外，它为研究人员和资助机构提供了识别新前景的指导。

全身动态PET中的受试者运动引入了框架间的不匹配，并严重影响参数成像。传统的非刚性注册方法通常在计算上是强度且耗时的。深度学习方法在快速速度方面实现高精度方面是有希望的，但尚未考虑示踪剂分布变化或整体范围。在这项工作中，我们开发了一个无监督的自动深度学习框架，以纠正框架间的身体运动。运动估计网络是一个卷积神经网络，具有联合卷积长的短期记忆层，充分利用动态的时间特征和空间信息。我们的数据集在90分钟的FDG全身动态PET扫描中包含27个受试者。与传统和深度学习基线相比，具有9倍的交叉验证，我们证明了拟议的网络在增强的定性和定量空间对齐方面获得了卓越的性能在显着降低参数拟合误差中。我们还展示了拟议的运动校正方法的潜力来影响对估计参数图像的下游分析，从而提高了将恶性与良性多代谢区域区分开的能力。一旦受过培训，我们提出的网络的运动估计推理时间比常规注册基线快460倍，表明其潜力很容易应用于临床环境中。

This article focuses on the control center of each human body: the brain. We will point out the pivotal role of the cerebral vasculature and how its complex mechanisms may vary between subjects. We then emphasize a specific acute pathological state, i.e., acute ischemic stroke, and show how medical imaging and its analysis can be used to define the treatment. We show how the core-penumbra concept is used in practice using mismatch criteria and how machine learning can be used to make predictions of the final infarct, either via deconvolution or convolutional neural networks.

估计X射线图像上的肺深度可以在临床常规期间提供精确的机会肺部体积估计，并提高现代结构胸部成像技术中的图像对比，如X射线暗场成像。我们提出了一种基于卷积神经网络的方法，允许每像素肺厚度估计和随后的总肺容量估计。使用从5250个真实CT扫描生成的5250个模拟Xco.NoRh，网络培训并验证了网络。此外，我们能够在真正的X线片上推断使用仿真数据训练的模型。对于45名患者，对标准临床射线照相进行定量和定性评估。基于患者对应的CT扫描来定义每个患者总肺体积的地面真理。 45个真实射线照片上的估计肺体积与地基体积之间的平均值误差为0.83升。核算患者直径时，误差会降至0.66升。辅助，我们预测了131 X射线照片的合成数据集上的肺部厚度，其中平均值误差为0.21升。结果表明，可以将在仿真模型中获得的知识转移到真正的X射线图像。

深度学习进展到几乎所有医疗领域中最重要的技术之一。特别是在与医学成像有关的领域中，它起着重要作用。然而，在介入放疗（近距离放射治疗）中，深度学习仍处于早期阶段。在这篇综述中，首先，我们研究并审查了深度学习在介入放射疗法和直接相关领域的所有过程中的作用。此外，我们总结了最新的发展。为了重现深度学习算法的结果，必须提供源代码和培训数据。因此，这项工作的第二个重点是分析开源，开放数据和开放模型的可用性。在我们的分析中，我们能够证明深度学习在某些介入放射疗法领域已经起着主要作用，但在其他方面仍然很少出现。然而，随着年份的影响，它的影响正在增加，部分自我推广，但也受到密切相关领域的影响。开源，数据和模型的数量正在增长，但仍然很少，并且在不同的研究小组之间分布不均。不愿发布代码，数据和模型限制了可重复性，并将评估限制为单一机构数据集。总结，深度学习将积极改变介入放射疗法的工作流程，但是在可再现的结果和标准化评估方法方面，有改进的余地。

通过动态散射介质进行非侵入性光学成像具有许多重要的生物医学应用，但仍然是一项艰巨的任务。尽管标准弥漫成像方法测量光吸收或荧光发射，但也良好的是，散射的相干光的时间相关性通过组织像光强度一样扩散。然而，迄今为止，很少有作品旨在通过实验测量和处理这种时间相关数据，以证明去相关动力学的深度组织视频重建。在这项工作中，我们利用单光子雪崩二极管（SPAD）阵列摄像机同时监视单photon水平的斑点波动的时间动力学，从12种不同的幻影组织通过定制的纤维束阵列传递的位置。然后，我们应用深度神经网络将所获得的单光子测量值转换为迅速去摩擦组织幻像下散射动力学的视频。我们证明了重建瞬态（0.1-0.4s）动态事件的图像的能力，该动态事件发生在非相关的组织幻影下，并以毫米级分辨率进行重构，并突出显示我们的模型如何灵活地扩展到埋藏的phantom船只内的流速。

癌症是全球死亡的主要原因之一。快速安全的早期，术中和术中诊断可以显着有助于成功的癌症识别和治疗。在过去的15年中，人工智能在增强癌症诊断技术方面发挥了越来越多的作用。这篇评论涵盖了在MRI和CT等良好技术中人工智能应用的进步。此外，它显示出高潜力以及基于光谱的方法，这些方法正在开发用于移动，超快速和低侵入性诊断的方法。我将展示基于光谱的方法如何通过使薄薄或甲莫妥蛋白和欧洲蛋白染色过时来减少组织制备进行病理分析的时间。我将介绍用于快速和低侵入性前和体内组织分类的光谱工具的例子，以确定肿瘤及其边界。另外，我将讨论与MRI和CT相反，光谱测量不需要化学剂来提高癌症成像的质量，这有助于开发更安全的诊断方法。总体而言，我们将看到，光谱和人工智能的结合构成了一个非常有前途且快速发展的医疗技术领域，它将很快增加可用的癌症诊断方法。

敏感性张量成像（STI）是一种新兴的磁共振成像技术，它以二阶张量模型来表征各向异性组织磁敏感性。 STI有可能为白质纤维途径的重建以及在MM分辨率下的大脑中的髓磷脂变化的检测提供信息，这对于理解健康和患病大脑的大脑结构和功能具有很大的价值。但是，STI在体内的应用受到了繁琐且耗时的采集要求，以测量易感性引起的MR相变为多个（通常超过六个）的头部方向。由于头圈的物理限制，头部旋转角的限制增强了这种复杂性。结果，STI尚未广泛应用于体内研究。在这项工作中，我们通过为STI的图像重建算法提出利用数据驱动的先验来解决这些问题。我们的方法称为DEEPSTI，通过深层神经网络隐式地了解了数据，该网络近似于STI的正常器函数的近端操作员。然后，使用学习的近端网络对偶极反转问题进行迭代解决。使用模拟和体内人类数据的实验结果表明，根据重建张量图，主要特征向量图和拖拉术结果，对最先进的算法的改进很大六个不同的方向。值得注意的是，我们的方法仅在人体内的一个方向上实现了有希望的重建结果，我们证明了该技术在估计多发性硬化症患者中估计病变易感性各向异性的潜在应用。

相位函数是Monte Carlo（MC）仿真的光传播模型的关键元件，其通常配备有具有相关参数的分析功能。据报道，据报道，机器学习方法估计特定形式的相位函数的参数，例如Henyey-Greenstein相位功能，但是，对于我们的知识，没有进行研究以确定相位功能的形式。在这里，我们设计卷积神经网络，以估计来自漫反射光图像的相位函数而没有对相位函数的形式进行任何明确的假设。具体地，我们使用高斯混合模型作为示例来表示相位函数，并准确地学习模型参数。选择高斯混合模型，因为它提供了相位函数的分析表达，以便于MC模拟中促进偏转角采样，并且不会显着增加自由参数的数量。我们所提出的方法在典型的生物组织的MC模拟反射图像上使用不同的各向异性因子进行典型生物组织的MC模拟反射图像。分析了视野（FOV）和空间分辨率对误差的影响以优化估计方法。相位函数的平均平方误差为0.01，各向异性因子的相对误差为3.28％。

低成本毫米波（MMWAVE）通信和雷达设备的商业可用性开始提高消费市场中这种技术的渗透，为第五代（5G）的大规模和致密的部署铺平了道路（5G） - 而且以及6G网络。同时，普遍存在MMWAVE访问将使设备定位和无设备的感测，以前所未有的精度，特别是对于Sub-6 GHz商业级设备。本文使用MMWAVE通信和雷达设备在基于设备的定位和无设备感应中进行了现有技术的调查，重点是室内部署。我们首先概述关于MMWAVE信号传播和系统设计的关键概念。然后，我们提供了MMWaves启用的本地化和感应方法和算法的详细说明。我们考虑了在我们的分析中的几个方面，包括每个工作的主要目标，技术和性能，每个研究是否达到了一定程度的实现，并且该硬件平台用于此目的。我们通过讨论消费者级设备的更好算法，密集部署的数据融合方法以及机器学习方法的受过教育应用是有前途，相关和及时的研究方向的结论。

基于模型的经颅超声疗法的治疗计划通常涉及从头部的X射线计算机断层扫描（CT）图像中映射头骨的声学特性。在这里，将三种用于从磁共振（MR）图像中生成伪CT图像的方法作为CT的替代方法。在配对的MR-CT图像上训练了卷积神经网络（U-NET），以从T1加权或零回波时间（ZTE）MR图像（分别表示TCT和ZCT）生成伪CT图像。还实施了从中兴通讯到伪CT的直接映射（表示为CCT）。在比较测试集的伪CT和地面真相CT图像时，整个头部的平均绝对误差为133、83和145 Hounsfield单位（HU），以及398、222和336 HU的头骨内的颅骨内部的平均误差为133、83和145个。 TCT，ZCT和CCT图像。还使用生成的伪CT图像进行了超声模拟，并将其与基于CT的模拟进行了比较。使用环形阵列传感器针对视觉或运动皮层。基于TCT图像的模拟，模拟局灶性局灶性，焦点位置和焦距的平均差异为9.9％，1.5 mm和15.1％，ZCT的平均差异为5.7％，0.6 mm和5.7％，为6.7％，和5.7％ CCT为0.9毫米，为12.1％。映射的图像的改进结果突出了使用成像序列的优势，从而改善了颅骨的对比度。总体而言，这些结果表明，基于MR图像的声学仿真可以与基于CT的声学相比精度。

List-mode positron emission tomography (PET) image reconstruction is an important tool for PET scanners with many lines-of-response and additional information such as time-of-flight and depth-of-interaction. Deep learning is one possible solution to enhance the quality of PET image reconstruction. However, the application of deep learning techniques to list-mode PET image reconstruction has not been progressed because list data is a sequence of bit codes and unsuitable for processing by convolutional neural networks (CNN). In this study, we propose a novel list-mode PET image reconstruction method using an unsupervised CNN called deep image prior (DIP) which is the first trial to integrate list-mode PET image reconstruction and CNN. The proposed list-mode DIP reconstruction (LM-DIPRecon) method alternatively iterates the regularized list-mode dynamic row action maximum likelihood algorithm (LM-DRAMA) and magnetic resonance imaging conditioned DIP (MR-DIP) using an alternating direction method of multipliers. We evaluated LM-DIPRecon using both simulation and clinical data, and it achieved sharper images and better tradeoff curves between contrast and noise than the LM-DRAMA, MR-DIP and sinogram-based DIPRecon methods. These results indicated that the LM-DIPRecon is useful for quantitative PET imaging with limited events while keeping accurate raw data information. In addition, as list data has finer temporal information than dynamic sinograms, list-mode deep image prior reconstruction is expected to be useful for 4D PET imaging and motion correction.

随着Terahertz（THZ）信号产生和辐射方法的最新进展，关节通信和传感应用正在塑造无线系统的未来。为此，预计将在用户设备设备上携带THZ光谱，以识别感兴趣的材料和气态组件。 THZ特异性的信号处理技术应补充这种对THZ感应的重新兴趣，以有效利用THZ频带。在本文中，我们介绍了这些技术的概述，重点是信号预处理（标准的正常差异归一化，最小值 - 最大归一化和Savitzky-Golay滤波），功能提取（主成分分析，部分最小二乘，t，T，T部分，t部分，t部分正方形，T - 分布的随机邻居嵌入和非负矩阵分解）和分类技术（支持向量机器，k-nearest邻居，判别分析和天真的贝叶斯）。我们还通过探索他们在THZ频段的有希望的传感能力来解决深度学习技术的有效性。最后，我们研究了在联合通信和传感的背景下，研究方法的性能和复杂性权衡；我们激励相应的用例，并在该领域提供未来的研究方向。

机器学习和计算机视觉技术近年来由于其自动化，适合性和产生惊人结果的能力而迅速发展。因此，在本文中，我们调查了2014年至2022年之间发表的关键研究，展示了不同的机器学习算法研究人员用来分割肝脏，肝肿瘤和肝脉管结构的研究。我们根据感兴趣的组织（肝果，肝肿瘤或肝毒剂）对被调查的研究进行了划分，强调了同时解决多个任务的研究。此外，机器学习算法被归类为受监督或无监督的，如果属于某个方案的工作量很大，则将进一步分区。此外，对文献和包含上述组织面具的网站发现的不同数据集和挑战进行了彻底讨论，强调了组织者的原始贡献和其他研究人员的贡献。同样，在我们的评论中提到了文献中过度使用的指标，这强调了它们与手头的任务的相关性。最后，强调创新研究人员应对需要解决的差距的关键挑战和未来的方向，例如许多关于船舶分割挑战的研究的稀缺性以及为什么需要早日处理他们的缺席。

在2015年和2019年之间，地平线的成员2020年资助的创新培训网络名为“Amva4newphysics”，研究了高能量物理问题的先进多变量分析方法和统计学习工具的定制和应用，并开发了完全新的。其中许多方法已成功地用于提高Cern大型Hadron撞机的地图集和CMS实验所执行的数据分析的敏感性;其他几个人，仍然在测试阶段，承诺进一步提高基本物理参数测量的精确度以及新现象的搜索范围。在本文中，在研究和开发的那些中，最相关的新工具以及对其性能的评估。

Deep image prior (DIP) has recently attracted attention owing to its unsupervised positron emission tomography (PET) image reconstruction, which does not require any prior training dataset. In this paper, we present the first attempt to implement an end-to-end DIP-based fully 3D PET image reconstruction method that incorporates a forward-projection model into a loss function. To implement a practical fully 3D PET image reconstruction, which could not be performed due to a graphics processing unit memory limitation, we modify the DIP optimization to block-iteration and sequentially learn an ordered sequence of block sinograms. Furthermore, the relative difference penalty (RDP) term was added to the loss function to enhance the quantitative PET image accuracy. We evaluated our proposed method using Monte Carlo simulation with [$^{18}$F]FDG PET data of a human brain and a preclinical study on monkey brain [$^{18}$F]FDG PET data. The proposed method was compared with the maximum-likelihood expectation maximization (EM), maximum-a-posterior EM with RDP, and hybrid DIP-based PET reconstruction methods. The simulation results showed that the proposed method improved the PET image quality by reducing statistical noise and preserved a contrast of brain structures and inserted tumor compared with other algorithms. In the preclinical experiment, finer structures and better contrast recovery were obtained by the proposed method. This indicated that the proposed method can produce high-quality images without a prior training dataset. Thus, the proposed method is a key enabling technology for the straightforward and practical implementation of end-to-end DIP-based fully 3D PET image reconstruction.