Probing the limits and capabilities of diffusion models for the anatomic editing of digital twins

杠杆(统计) 软件部署 计算机科学 变化(天文学) 人工智能 人机交互 物理 天体物理学 操作系统
作者
Karim Kadry,Shreya Gupta,Farhad Rikhtegar Nezami,Elazer R. Edelman
出处
期刊:npj digital medicine [Nature Portfolio]
卷期号:7 (1) 被引量:1
标识
DOI:10.1038/s41746-024-01332-0
摘要

Numerical simulations of cardiovascular device deployment within digital twins of patient-specific anatomy can expedite and de-risk the device design process. Nonetheless, the exclusive use of patient-specific data constrains the anatomic variability that can be explored. We study how Latent Diffusion Models (LDMs) can edit digital twins to create digital siblings. Siblings can serve as the basis for comparative simulations, which can reveal how subtle anatomic variations impact device deployment, and augment virtual cohorts for improved device assessment. Using a case example centered on cardiac anatomy, we study various methods to generate digital siblings. We specifically introduce anatomic variation at different spatial scales or within localized regions, demonstrating the existence of bias toward common anatomic features. We furthermore leverage this bias for virtual cohort augmentation through selective editing, addressing issues related to dataset imbalance and diversity. Our framework delineates the capabilities of diffusion models in synthesizing anatomic variation for numerical simulation studies.

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