物理学 > 医学物理
[提交于 2024年12月30日
]
标题: 基于神经控制微分方程的定量MRI参数估计的独立采集深度学习
标题: Acquisition-Independent Deep Learning for Quantitative MRI Parameter Estimation using Neural Controlled Differential Equations
摘要: 深度学习已被证明是用于各种定量磁共振成像(QMRI)模型中参数估计的一种合适替代方法,而不是最小二乘(LSQ)拟合。 然而,当前的深度学习实现对磁共振采集协议的变化不够稳健。 在实践中,不同研究和临床环境中的QMRI采集协议存在显著差异。 当前深度学习方法在QMRI参数估计中的泛化能力和可采用性不足,阻碍了这些算法在临床试验和临床实践中的应用。 神经控制微分方程(NCDEs)允许对长度可变的不完整和不规则采样数据进行采样,使其非常适合用于QMRI参数估计。 在本研究中,我们表明NCDEs可以作为通用工具,无论QMRI序列长度、自变量配置和QMRI前向模型(可变翻转角T1映射、体素内不相干运动MRI、动态对比增强MRI)如何,都能准确预测QMRI参数。 在低信噪比(SNR)模拟和腹部和腿部等具有挑战性的解剖区域的体内实验中,NCDEs的均方误差低于LSQ拟合,但在高SNR下这种改进不再明显。 NCDEs在不增加偏差的情况下减少了估计误差的四分位距范围,尤其是在高不确定性条件下。 这些发现表明,NCDEs为可靠的QMRI参数估计提供了一种稳健的方法,特别是在高不确定性和低图像质量的场景中。 我们认为,通过NCDEs,我们已经解决了在更广泛的临床和研究环境中使用深度学习进行QMRI参数估计的主要挑战之一。
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