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  • [IEEE Trans Med Imaging] Efficient Compressed Sensing SENSE pMRI Reconstruction With Joint Sparsity Promotion.

    2016년 02월호
    [IEEE Trans Med Imaging] Efficient Compressed Sensing SENSE pMRI Reconstruction With Joint Sparsity Promotion.

    Purdue Univ / 전일용*

  • 출처
    IEEE Trans Med Imaging.
  • 등재일
    2016 Jan
  • 저널이슈번호
    35(1):354-68. doi: 10.1109/TMI.2015.2474383. Epub 2015 Aug 28.
  • 내용

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    Figure: Calibration-less pMRI 영상 복원 기술들에 의해 복원된 영상들의 비교 ( 15%의 노이즈 섞인 k-space 데이타; 4개의 수신코일; 512x512 영상 사이즈): 제안된 Calibration-Less (CaL) JS CS SENSE 기술은 다른 최신 기술보다 더 좋은 영상을 (1.9~6.6SERdB차이로) 복원하는 결과를 보여줍니다.

    Abstract

    The theory and techniques of compressed sensing (CS) have shown their potential as a breakthrough in accelerating k-space data acquisition for parallel magnetic resonance imaging (pMRI). However, the performance of CS reconstruction models in pMRI has not been fully maximized, and CS recovery guarantees for pMRI are largely absent. To improve reconstruction accuracy from parsimonious amounts of k-space data while maintaining flexibility, a new CS SENSitivity Encoding (SENSE) pMRI reconstruction framework promoting joint sparsity (JS) across channels (JS CS SENSE) is proposed in this paper. The recovery guarantee derived for the proposed JS CS SENSE model is demonstrated to be better than that of the conventional CS SENSE model and similar to that of the coil-by-coil CS model. The flexibility of the new model is better than the coil-by-coil CS model and the same as that of CS SENSE. For fast image reconstruction and fair comparisons, all the introduced CS-based constrained optimization problems are solved with split Bregman, variable splitting, and combined-variable splitting techniques. For the JS CS SENSE model in particular, these techniques lead to an efficient algorithm. Numerical experiments show that the reconstruction accuracy is significantly improved by JS CS SENSE compared with the conventional CS SENSE. In addition, an accurate residual-JS regularized sensitivity estimation model is also proposed and extended to calibration-less (CaL) JS CS SENSE. Numerical results show that CaL JS CS SENSE outperforms other state-of-the-art CS-based calibration-less methods in particular for reconstructing non-piecewise constant images.

     

     

    Author information

    Chun IY, Adcock B, Talavage TM.

  • 연구소개
    Compressed sensing (CS, 압축센싱) 이론을 이용하여 SENSitivity Encoding (SENSE)을 기반한parallel MRI (pMRI)의 영상 복원 정확도를 향상시킨 논문입니다. 수신코일 영상간의 joint sparsity (JS)를 유도하는 본 기술(기술명: JS CS SENSE)은 기존의 SENSE를 기반으로 한 영상 복원 기술에 필요한 k-space 데이터 양을 줄일수 있으며, 여러개의 코일 영상을 복원하는 기술의 단점들(예: 수신코일 배치에 의한 영상 복원 제약, phase 정보 제거)을 극복할 수 있습니다. 이 외에도, JS CS SENSE 기술을 위한 효율적인 알고리즘을 제안하고 있을 뿐만 아니라, calibration 촬영의 도움 없이(calibration-less) 영상을 복원할 수 있는 방법을 소개하고 있습니다. 실제 영상으로 실험한 본문의 수치 해석은 최신기술들에 비해 최대 6.6dB signal-to-error ratio (SER) 향상된 바를 보여주고 있으므로, 국내외 MRI 관련 영상 복원 연구자들 및 방사선 전문의들에게 소개될만한 유용한 논문이라 생각합니다.
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