Magnetic Resonance Imaging (MRI) scans are time consuming and precarious, since the patients remain still in a confined space for extended periods of time. To reduce scanning time, some experts have experimented with undersampled k spaces, trying to use deep learning to predict the fully sampled result. These studies report that as many as 20 to 30 minutes could be saved off a scan that takes an hour or more. However, none of these studies have explored the possibility of using masked image modeling (MIM) to predict the missing parts of MRI k spaces. This study makes use of 11161 reconstructed MRI and k spaces of knee MRI images from Facebook's fastmri dataset. This tests a modified version of an existing model using baseline shifted window (Swin) and vision transformer architectures that makes use of MIM on undersampled k spaces to predict the full k space and consequently the full MRI image. Modifications were made using pytorch and numpy libraries, and were published to a github repository. After the model reconstructed the k space images, the basic Fourier transform was applied to determine the actual MRI image. Once the model reached a steady state, experimentation with hyperparameters helped to achieve pinpoint accuracy for the reconstructed images. The model was evaluated through L1 loss, gradient normalization, and structural similarity values. The model produced reconstructed images with L1 loss values averaging to <0.01 and gradient normalization values <0.1 after training finished. The reconstructed k spaces yielded structural similarity values of over 99% for both training and validation with the fully sampled k spaces, while validation loss continually decreased under 0.01. These data strongly support the idea that the algorithm works for MRI reconstruction, as they indicate the model's reconstructed image aligns extremely well with the original, fully sampled k space.


翻译:磁共振成像( MRI) 扫描耗时且不稳定, 因为患者仍长时间停留在封闭空间中。 为了减少扫描时间, 一些专家实验了过低扫描的 k 空间, 试图使用深层学习来预测完全抽样的结果。 这些研究报告说, 最多20至30分钟可以保存在需要一小时或更长时间的扫描中。 但是, 这些研究都没有探索使用掩码图像模型( MIM) 来预测 MRI k 空间缺失部分的可能性。 本研究利用了 11161 重建的 MRI 和 k 膝盖 mRI 图像空间, 从 Facebook 的快速移动数据集数据集中重建 mreal mrial 。 这个模型重建了 kIM 1 的模型模型和 Kumpy 图像, 将基本 Fourier 的图像转换到 快速重建 1, 将快速重建的模型和 millional 的图像进行更精确的重建, 将快速的图像进行更精确的重建, 并用稳定的图像进行更精确的重建, 将模型进行更精确的图像进行更精确的重建。

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