深度学习提升磁共振成像 ROI 欠采样重建精度

1 下载量 118 浏览量 更新于2024-08-26 收藏 2.32MB PDF 举报
本文是一篇研究论文,标题为《感兴趣区域欠采样MRI重建:一种深度卷积神经网络方法》(Region-of-interest undersampled MRI reconstruction: A deep convolutional neural network approach),发表在知名期刊《磁共振成像》(Magnetic Resonance Imaging)上,该期刊的网址为www.elsevier.com/locate/mri。作者包括李艳、张伟帆、邢浩(*为通讯作者)和叶虹,分别来自厦门大学智慧城市感知与计算实验室和美国哥伦比亚大学电气工程系。 文章关注的是压缩感知在磁共振成像(MRI)重建中的应用,这种方法能够利用欠采样的k空间数据实现快速成像。然而,目前大多数MRI重建模型并未针对性地处理特定的组织区域,这可能导致对诊断关键和感兴趣的区域(ROI)的重建精度不足。传统的ROI重建策略通常依赖于人工提取ROI,这既耗时又依赖于专家经验,效率不高且可能影响结果的准确性。 本文创新之处在于提出了一种深度卷积神经网络(Deep Convolutional Neural Network, DCNN)的方法,用于解决感兴趣区域的MRI欠采样重建问题。DCNN作为机器学习技术的一种,具有自动特征学习和适应性,能够学习并优化从欠采样数据恢复ROI图像的复杂映射关系。这种方法有望提高ROI的重建质量,减少手动操作的工作量,并可能改善医生在诊断过程中的准确性和效率。 具体而言,研究可能包括以下步骤: 1. **数据预处理**:收集和准备MRI欠采样数据集,确保包含各种类型的ROI样本。 2. **网络架构设计**:构建深度卷积神经网络,可能包含编码器-解码器结构,以及多尺度或注意力机制,以便更好地捕捉ROI的细节。 3. **训练与优化**:使用有监督学习,通过损失函数(如均方误差或结构相似性指数)来调整网络参数,使其能有效恢复ROI的图像质量。 4. **性能评估**:在测试集上验证模型性能,比较其与传统方法在ROI重建上的改进,可能包括定量指标如PSNR、SSIM等。 5. **实际应用**:探讨将该方法应用于临床实践的可能性,如实时成像、病灶检测或定量分析。 总结,本文的研究工作旨在填补现有MRI重建技术在关注ROI精确度方面的空白,利用深度学习的力量提升在医学图像处理领域的应用水平。这对于加快MRI扫描速度,降低辐射暴露,以及提高疾病诊断的精确性具有潜在的临床价值。