Fully sampled MRI requires dense k-space acquisition, leading to long scan times, reduced clinical throughput, and increased sensitivity to patient motion. Accelerated MRI addresses this by acquiring undersampled k-space data and reconstructing the missing information computationally. However, reconstruction from undersampled measurements is highly ill-posed and can introduce aliasing artifacts, noise amplification, and loss of anatomical detail. Although conventional parallel imaging and compressed sensing methods mitigate these issues, and deep learning methods have further improved reconstruction quality, preserving high-frequency structures under aggressive undersampling remains challenging. In this work, we propose a Variational Network with a Wavelet-based U-Net (W-UNet) for accelerated MRI reconstruction. The framework combines physics-guided iterative reconstruction with learnable multi-scale frequency representations. Standard pooling operations are replaced with Discrete Wavelet Transform and Inverse Wavelet Transform modules, enabling lossless downsampling while preserving low-frequency structure and high-frequency edge details. Integrated into the refinement and sensitivity map estimation stages, the proposed design improves artifact suppression, feature preservation, and reconstruction fidelity in both single-coil and multi-coil settings. Experiments on fastMRI knee and M4Raw brain datasets show state-of-the-art performance. Ablation studies further confirm the effectiveness of wavelet-based feature decomposition for accelerated MRI reconstruction.


翻译:全采样磁共振成像需要密集的k空间数据采集,导致扫描时间长、临床通量降低并增加对患者运动的敏感性。加速磁共振成像通过采集欠采样k空间数据并利用计算手段重建缺失信息来解决这一问题。然而,从欠采样测量值进行重建具有高度病态性,可能引入伪影、噪声放大以及解剖细节丢失。传统并行成像和压缩感知方法虽能缓解这些问题,深度学习方法也进一步提升了重建质量,但在高度欠采样下保留高频结构仍具挑战性。本文提出一种结合小波U-Net的变分网络(W-UNet)用于加速磁共振成像重建。该框架将物理引导的迭代重建与可学习多尺度频率表征相结合,用离散小波变换和逆小波变换模块替代标准池化操作,在保持低频结构和高频边缘细节的同时实现无损降采样。该设计集成于精化与灵敏度图估计阶段,在单线圈和多线圈设置中均能改善伪影抑制、特征保留和重建保真度。在fastMRI膝关节和M4Raw脑部数据集上的实验展示了最先进性能。消融研究进一步证实了基于小波的频率特征分解对加速磁共振成像重建的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

基于UNet的医学图像分割综述
专知会员服务
38+阅读 · 2023年8月8日
生成先验的信号恢复
专知会员服务
22+阅读 · 2023年1月5日
面向图像分类的小样本学习算法综述
专知会员服务
65+阅读 · 2022年5月9日
总结U-Net网络及他的变体
极市平台
15+阅读 · 2020年5月16日
大讲堂 | 基于小波变换的图卷积神经网络
AI研习社
12+阅读 · 2019年1月3日
一文概览基于深度学习的超分辨率重建架构
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
基于UNet的医学图像分割综述
专知会员服务
38+阅读 · 2023年8月8日
生成先验的信号恢复
专知会员服务
22+阅读 · 2023年1月5日
面向图像分类的小样本学习算法综述
专知会员服务
65+阅读 · 2022年5月9日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员