Purpose: To develop a scan-specific model that estimates and corrects k-space errors made when reconstructing accelerated Magnetic Resonance Imaging (MRI) data. Methods: Scan-Specific Artifact Reduction in k-space (SPARK) trains a convolutional-neural-network to estimate and correct k-space errors made by an input reconstruction technique by back-propagating from the mean-squared-error loss between an auto-calibration signal (ACS) and the input technique's reconstructed ACS. First, SPARK is applied to GRAPPA and demonstrates improved robustness over other scan-specific models, such as RAKI and residual-RAKI. Subsequent experiments demonstrate that SPARK synergizes with residual-RAKI to improve reconstruction performance. SPARK also improves reconstruction quality when applied to advanced acquisition and reconstruction techniques like 2D virtual coil (VC-) GRAPPA, 2D LORAKS, 3D GRAPPA without an integrated ACS region, and 2D/3D wave-encoded images. Results: SPARK yields 1.5x - 2x RMSE reduction when applied to GRAPPA and improves robustness to ACS size for various acceleration rates in comparison to other scan-specific techniques. When applied to advanced reconstruction techniques such as residual-RAKI, 2D VC-GRAPPA and LORAKS, SPARK achieves up to 20% RMSE improvement. SPARK with 3D GRAPPA also improves performance by ~2x and perceived image quality without a fully sampled ACS region. Finally, SPARK synergizes with non-cartesian 2D and 3D wave-encoding imaging by reducing RMSE between 20-25% and providing qualitative improvements. Conclusion: SPARK synergizes with physics-based acquisition and reconstruction techniques to improve accelerated MRI by training scan-specific models to estimate and correct reconstruction errors in k-space.


翻译:目的: 开发一个具体扫描模型,用于估算和纠正在重建加速磁共振成像(MRI)数据时出现的 k- 空间错误。 方法: 在 k- 空间( SPARK) 中扫描具体具体的人工减少( SPARK) 训练一个革命性神经网络, 以估算和纠正输入重建技术造成的 k- 空间错误。 通过从一个平均的quared- error技术( ACS) 和输入技术重建 ACS。 首先, SPARK 应用到 GRAPA 中, 显示相对于其他扫描特定模型( 如 RAKK和剩余- RAKKKK) 的强力性能。 随后的实验表明, SPARK 与残余- RAKSRKS 协同起来, 在将2 DVCVPA ( VC)、 2D LORKKKKS 和3D GRAPPA 中, 通过一个综合的3D- AS- 改进, 和2DVCS- REDD D 图像之间, 在SARD 应用的SARD 20- reali- realial realistation 提高中, 在SMA 将SMA 将SD 20- s

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Apache Spark 是专为大规模数据处理而设计的快速通用的计算引擎。Spark是UC Berkeley AMP lab (加州大学伯克利分校的AMP实验室)所开源的类Hadoop MapReduce的通用并行框架,Spark,拥有Hadoop MapReduce所具有的优点;但不同于MapReduce的是Job中间输出结果可以保存在内存中,从而不再需要读写HDFS,因此Spark能更好地适用于数据挖掘与机器学习等需要迭代的MapReduce的算法。
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