We propose a novel numerical approach to separate multiple tissue compartments in image voxels and to estimate quantitatively their nuclear magnetic resonance (NMR) properties and mixture fractions, given magnetic resonance fingerprinting (MRF) measurements. The number of tissues, their types or quantitative properties are not a-priori known, but the image is assumed to be composed of sparse compartments with linearly mixed Bloch magnetisation responses within voxels. Fine-grid discretisation of the multi-dimensional NMR properties creates large and highly coherent MRF dictionaries that can challenge scalability and precision of the numerical methods for (discrete) sparse approximation. To overcome these issues, we propose an off-the-grid approach equipped with an extended notion of the sparse group lasso regularisation for sparse approximation using continuous (non-discretised) Bloch response models. Further, the nonlinear and non-analytical Bloch responses are approximated by a neural network, enabling efficient back-propagation of the gradients through the proposed algorithm. Tested on simulated and in-vivo healthy brain MRF data, we demonstrate effectiveness of the proposed scheme compared to the baseline multicompartment MRF methods.


翻译:鉴于磁共振指纹测量,我们提出一种新的数字方法,在图像氧化物中将多个组织隔开,并在数量上估计其核磁共振特性和混合物分分数,考虑到磁共振指纹测量,组织的数量、类型或数量属性并不为首要所知,但假设图像由稀散的间隔组成,其中含有线性混合布罗氏磁化反应;多维NMR特性的精密离散产生了大型和高度一致的MRF字典,从而可以挑战(分散的)稀散近光线的数值方法的可缩和精确性。为了克服这些问题,我们建议采用离网方法,配有利用连续(不分解的)布罗氏反应模型对稀散近光点的稀薄层群群群常规化概念。此外,非线性和非分析性布罗氏反应被一个神经网络所近似,从而能够通过拟议的算法对梯度进行高效的反向分析。我们测试了模拟和在静中进行健康脑反射的MRF模型,我们展示了拟议的基本比较方法的有效性。

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