Synthetic Magnetic Resonance (MR) imaging predicts images at new design parameter settings from a few observed MR scans. Model-based methods, that use both the physical and statistical properties underlying the MR signal and its acquisition, can predict images at any setting from as few as three scans, allowing it to be used in individualized patient- and anatomy-specific contexts. However, the estimation problem in model-based synthetic MR imaging is ill-posed and so regularization, in the form of correlated Gaussian Markov Random Fields, is imposed on the voxel-wise spin-lattice relaxation time, spin-spin relaxation time and the proton density underlying the MR image. We develop theoretically sound but computationally practical matrix-free estimation methods for synthetic MR imaging. Our evaluations demonstrate superior performance of our methods in clinical settings when compared to existing model-based and deep learning methods. Moreover, unlike deep learning approaches, our fast methodology can synthesize needed images during patient visits, and has good estimation and prediction accuracy, and consistency. An added strength of our model-based approach, also developed and illustrated here, is the accurate estimation of standard errors of regional contrasts in the synthesized images. A R package $symr$ implements our methodology.


翻译:以模型为基础的方法,既使用MR信号及其获取的物理和统计特性,又使用MR信号的物理和统计特性,可以在任何一种环境中预测图像,只从三部扫描即可在任何一种环境中预测图像,从而能够在个性化病人和解剖特定情况下使用。然而,基于模型的合成MS成像的估算问题是不正确的,因此,以Gausian Markov Random Fields 的形式对模型合成的合成MR成像进行规范化,其形式为关连的Gausian Markov Random Fields,它被强加在Voxel-wis-spin-lattice 放松时间、脊椎放松时间和MRM图像的质子密度上。我们为合成MRM成像开发了理论上的但从理论上讲是实际的矩阵估算方法。我们的评价表明,与现有的基于模型和深层次的学习方法相比,我们在临床环境中的方法表现优异性。此外,我们的快速方法可以对病人访问期间所需的图像进行综合,并且有良好的估计和预测,以及一致性。我们基于模型的方法的附加的强度,在这里开发和演示的Rsy rogrogrogrogy 的精确估计。

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