Objectives: Present a novel deep learning-based skull stripping algorithm for magnetic resonance imaging (MRI) that works directly in the information rich k-space. Materials and Methods: Using two datasets from different institutions with a total of 36,900 MRI slices, we trained a deep learning-based model to work directly with the complex raw k-space data. Skull stripping performed by HD-BET (Brain Extraction Tool) in the image domain were used as the ground truth. Results: Both datasets were very similar to the ground truth (DICE scores of 92\%-98\% and Hausdorff distances of under 5.5 mm). Results on slices above the eye-region reach DICE scores of up to 99\%, while the accuracy drops in regions around the eyes and below, with partially blurred output. The output of k-strip often smoothed edges at the demarcation to the skull. Binary masks are created with an appropriate threshold. Conclusion: With this proof-of-concept study, we were able to show the feasibility of working in the k-space frequency domain, preserving phase information, with consistent results. Future research should be dedicated to discovering additional ways the k-space can be used for innovative image analysis and further workflows.


翻译:提出磁共振成像(MRI)基于深层次学习的磁共振成像头骨剥离算法(MRI),该算法在信息丰富k-空间中直接发挥作用。材料和方法:利用来自不同机构的两套数据集,总共36 900 MRI片,我们训练了一个深层次学习模型,直接与复杂的原始K-空间数据合作。由HD-BET(Brain提取工具)在图像领域进行的Skull剥离过程被用作地面真相。结果:两个数据集都与地面真相非常相似(DICE分数92 ⁇ -98 ⁇ 和Hausdorff在5.5毫米以下的距离)。眼睛区域上的切片达到99 ⁇ 的DICE分数,而精度则在眼睛和下面区域下降,结果部分模糊。Kstrip的输出往往在头骨的标界边缘平滑。用一个适当的阈值创建了Binary面具。结论:通过这一检验研究,我们得以显示在K-空间频域内工作的可行性,保存阶段信息,并使用进一步探索K-空间图像的方法。

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