Purpose: Acquiring fully-sampled MRI $k$-space data is time-consuming, and collecting accelerated data can reduce the acquisition time. Employing 2D Cartesian-rectilinear subsampling schemes is a conventional approach for accelerated acquisitions; however, this often results in imprecise reconstructions, even with the use of Deep Learning (DL), especially at high acceleration factors. Non-rectilinear or non-Cartesian trajectories can be implemented in MRI scanners as alternative subsampling options. This work investigates the impact of the $k$-space subsampling scheme on the quality of reconstructed accelerated MRI measurements produced by trained DL models. Methods: The Recurrent Variational Network (RecurrentVarNet) was used as the DL-based MRI-reconstruction architecture. Cartesian, fully-sampled multi-coil $k$-space measurements from three datasets were retrospectively subsampled with different accelerations using eight distinct subsampling schemes: four Cartesian-rectilinear, two Cartesian non-rectilinear, and two non-Cartesian. Experiments were conducted in two frameworks: scheme-specific, where a distinct model was trained and evaluated for each dataset-subsampling scheme pair, and multi-scheme, where for each dataset a single model was trained on data randomly subsampled by any of the eight schemes and evaluated on data subsampled by all schemes. Results: In both frameworks, RecurrentVarNets trained and evaluated on non-rectilinearly subsampled data demonstrated superior performance, particularly for high accelerations. In the multi-scheme setting, reconstruction performance on rectilinearly subsampled data improved when compared to the scheme-specific experiments. Conclusion: Our findings demonstrate the potential for using DL-based methods, trained on non-rectilinearly subsampled measurements, to optimize scan time and image quality.


翻译:目的:采集完全采样的MRI k空间数据耗时较长,而加速数据采集可缩短采集时间。采用2D笛卡尔直线子采样方案是加速采集的传统方法;然而,即使在深度学习(DL)的辅助下,尤其是在高加速因子下,这种方法往往导致不精确的重建。非直线或非笛卡尔轨迹可作为替代子采样选项在MRI扫描仪中实现。本研究旨在探究k空间子采样方案对训练好的DL模型生成的重建加速MRI测量数据质量的影响。方法:采用递归变分网络(RecurrentVarNet)作为基于DL的MRI重建架构。对来自三个数据集的笛卡尔全采样多线圈k空间测量数据,使用八种不同的子采样方案进行回顾性子采样(不同加速因子):四种笛卡尔直线子采样方案、两种笛卡尔非直线子采样方案和两种非笛卡尔子采样方案。实验在两个框架下进行:方案特定框架(针对每个数据集-子采样方案对训练并评估一个独立模型)和多方案框架(针对每个数据集,使用八种方案中任意一种随机子采样的数据训练单个模型,并用所有方案子采样的数据评估)。结果:在两个框架中,基于非直线子采样数据训练和评估的RecurrentVarNet均表现出优越性能,尤其是在高加速因子下。在多方案框架中,与方案特定实验相比,直线子采样数据的重建性能有所提升。结论:我们的研究结果表明,基于非直线子采样测量数据训练的DL方法在优化扫描时间和图像质量方面具有潜力。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
60+阅读 · 2021年3月17日
深度卷积神经网络中的降采样
极市平台
12+阅读 · 2019年5月24日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Deep Compression/Acceleration:模型压缩加速论文汇总
极市平台
14+阅读 · 2019年5月15日
LibRec 精选:推荐系统的常用数据集
LibRec智能推荐
17+阅读 · 2019年2月15日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月5日
VIP会员
最新内容
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
2+阅读 · 6月21日
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
9+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
11+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
60+阅读 · 2021年3月17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 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员