\textit{Objective:} In this paper, we introduce Physics-Informed Fourier Networks (PIFONs) for Electrical Properties (EP) Tomography (EPT). Our novel deep learning-based method is capable of learning EPs globally by solving an inverse scattering problem based on noisy and/or incomplete magnetic resonance (MR) measurements. \textit{Methods:} We use two separate fully-connected neural networks, namely $B_1^{+}$ Net and EP Net, to learn the $B_1^{+}$ field and EPs at any location. A random Fourier features mapping is embedded into $B_1^{+}$ Net, which allows it to learn the $B_1^{+}$ field more efficiently. These two neural networks are trained jointly by minimizing the combination of a physics-informed loss and a data mismatch loss via gradient descent. \textit{Results:} We showed that PIFON-EPT could provide physically consistent reconstructions of EPs and transmit field in the whole domain of interest even when half of the noisy MR measurements of the entire volume was missing. The average error was $2.49\%$, $4.09\%$ and $0.32\%$ for the relative permittivity, conductivity and $B_{1}^{+}$, respectively, over the entire volume of the phantom. In experiments that admitted a zero assumption of $B_z$, PIFON-EPT could yield accurate EP predictions near the interface between regions of different EP values without requiring any boundary conditions. \textit{Conclusion:} This work demonstrated the feasibility of PIFON-EPT, suggesting it could be an accurate and effective method for electrical properties estimation. \textit{Significance:} PIFON-EPT can efficiently de-noise MR measurements, which shows the potential to improve other MR-based EPT techniques. Furthermore, it is the first time that MR-based EPT methods can reconstruct the EPs and $B_{1}^{+}$ field simultaneously from incomplete simulated noisy MR measurements.


翻译:\ textit{ objective:} 在本文中, 我们引入了物理化的 Fleier 网络( PIFON) 用于电气属性( EP) 托盘学( EPT) 。 我们新的深层次学习基础方法能够解决基于噪音和/或不完全磁共振( MR) 测量的反扩散问题, 从而在全球学习 EP 。\ textit{ Methods:} 我们使用两个完全连接的神经网络, 即$B_ 1美元 Net 和 EP Net: 在任何地点学习 $1 美元 和 EPIF 的字段和 EPED 。 一个随机的 Fourier 方法嵌入了 $ 1 美元, 使得它能够更有效地学习 $ 1美元 美元 。 这两个神经网络通过将物理知情损失和数据错位的组合进行联合训练。\ text leftital 能够从 PIFON- 美元 和 美元整个磁度的模型显示它的任何成本。

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