Multi-contrast Magnetic Resonance Imaging (MRI) generates multiple medical images with rich and complementary information for routine clinical use; however, it suffers from a long acquisition time. Recent works for accelerating MRI, mainly designed for single contrast, may not be optimal for multi-contrast scenario since the inherent correlations among the multi-contrast images are not exploited. In addition, independent reconstruction of each contrast usually does not translate to optimal performance of downstream tasks. Motivated by these aspects, in this paper we design an end-to-end framework for accelerating multi-contrast MRI which simultaneously optimizes the entire MR imaging workflow including sampling, reconstruction and downstream tasks to achieve the best overall outcomes. The proposed framework consists of a sampling mask generator for each image contrast and a reconstructor exploiting the inter-contrast correlations with a recurrent structure which enables the information sharing in a holistic way. The sampling mask generator and the reconstructor are trained jointly across the multiple image contrasts. The acceleration ratio of each image contrast is also learnable and can be driven by a downstream task performance. We validate our approach on a multi-contrast brain dataset and a multi-contrast knee dataset. Experiments show that (1) our framework consistently outperforms the baselines designed for single contrast on both datasets; (2) our newly designed recurrent reconstruction network effectively improves the reconstruction quality for multi-contrast images; (3) the learnable acceleration ratio improves the downstream task performance significantly. Overall, this work has potentials to open up new avenues for optimizing the entire multi-contrast MR imaging workflow.


翻译:多调磁共振成像(MRI)生成多种医疗图像,为日常临床使用提供丰富和互补的信息;然而,它也存在很长的获取时间。最近为加速MRI而开展的工作,主要是为单一对比而设计的,对于多调相图像之间的内在关联没有被利用,因此对于多调相图像之间的多调相情景可能不是最佳的。此外,对每个对比的独立重建通常不会转化为下游任务的最佳性能。受这些方面的影响,我们设计了一个加速多调和补充信息的端对端框架,同时优化了整个MR成像流程,包括取样、重建和下游任务,以实现最佳的整体结果。拟议框架包括每个图像对比的取样遮罩生成器,以及利用一个能够以整体方式分享信息的经常性结构的互连关系进行重建。抽样遮掩码生成器和重建器在多个图像对比中联合培训。每个图像对比的加速率也可以学习,并且可以通过下游任务性能驱动。我们验证了多调再现的多调比重(breal ) 运行了我们设计了多调的多调的系统;我们设计了为新调的软调的软调的大脑数据和多调数据框架。我们为新调制的软化的软化的升级数据。我们在多调制的升级的模型中,在高调和多调制的模型中都显示了我们设计了我们设计了为新调制的升级数据。

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