In recent years, there has been attention on leveraging the statistical modeling capabilities of neural networks for reconstructing sub-sampled Magnetic Resonance Imaging (MRI) data. Most proposed methods assume the existence of a representative fully-sampled dataset and use fully-supervised training. However, for many applications, fully sampled training data is not available, and may be highly impractical to acquire. The development and understanding of self-supervised methods, which use only sub-sampled data for training, are therefore highly desirable. This work extends the Noisier2Noise framework, which was originally constructed for self-supervised denoising tasks, to variable density sub-sampled MRI data. We use the Noisier2Noise framework to analytically explain the performance of Self-Supervised Learning via Data Undersampling (SSDU), a recently proposed method that performs well in practice but until now lacked theoretical justification. We also use the framework to modify SSDU, which we find substantially improves its reconstruction quality and robustness, offering a test set mean-squared-error within 1% of fully supervised training on the fastMRI brain dataset.


翻译:近年来,人们一直关注利用神经网络的统计模型能力来重建次级抽样磁共振成像(MRI)数据的重建。大多数拟议方法假定存在一个有代表性的全抽样数据集,并使用完全监督的培训。然而,在许多应用中,没有完全抽样的培训数据,而且可能非常不切实际。因此,开发和理解仅使用子抽样数据进行培训的自我监督方法是非常可取的。这项工作扩大了Noisier2Noise框架,这个框架最初是为进行自我监督的分解任务而建立的,扩大到可变密度的分抽样MRI数据。我们使用Noisier2Noise框架来分析解释通过数据抽查(SSDU)进行自我监督学习的绩效,这是最近提出的方法,在实践上表现良好,但至今还缺乏理论上的理由。我们还使用这一框架来修改SSDU,我们发现它大大改进了重建质量和稳健性,在全面监督的1 % 的大脑快速监控的测试中,提供了一套平均模拟测试。

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