Quantitative susceptibility mapping (QSM) estimates the underlying tissue magnetic susceptibility from the MRI gradient-echo phase signal and has demonstrated great potential in quantifying tissue susceptibility in various brain diseases. However, the intrinsic ill-posed inverse problem relating the tissue phase to the underlying susceptibility distribution affects the accuracy for quantifying tissue susceptibility. The resulting susceptibility map is known to suffer from noise amplification and streaking artifacts. To address these challenges, we propose a model-based framework that permeates benefits from generative adversarial networks to train a regularization term that contains prior information to constrain the solution of the inverse problem, referred to as MoG-QSM. A residual network leveraging a mixture of least-squares (LS) GAN and the L1 cost was trained as the generator to learn the prior information in susceptibility maps. A multilayer convolutional neural network was jointly trained to discriminate the quality of output images. MoG-QSM generates highly accurate susceptibility maps from single orientation phase maps. Quantitative evaluation parameters were compared with recently developed deep learning QSM methods and the results showed MoG-QSM achieves the best performance. Furthermore, a higher intraclass correlation coefficient (ICC) was obtained from MoG-QSM maps of the traveling subjects, demonstrating its potential for future applications, such as large cohorts of multi-center studies. MoG-QSM is also helpful for reliable longitudinal measurement of susceptibility time courses, enabling more precise monitoring for metal ion accumulation in neurodegenerative disorders.


翻译:定量易感性绘图(QSM)估计了MRI梯度-胆碱酸阶段信号对基本组织磁性的影响,并表明在量化各种脑疾病对组织易受影响的程度方面具有巨大潜力;然而,组织阶段与基本易感性分布之间的内在反向问题影响了组织易感分布的准确性;由此形成的易感性图已知受到噪音放大和裸体工艺品的损害;为应对这些挑战,我们提议了一个基于模型的框架,它渗透到基因化对抗网络的好处中,以培训一个正规化术语,该术语包含预先信息,以限制反问题的解决方案,称为 MoG-QSM。一个利用最难方(LS)GAN)和L1混合物的残余网络作为生成者在易感性分布图中学习先前信息的准确性信息而接受了培训;一个多层革命性神经网络被联合培训,以区别产出图像的质量。MG-QSM生成了非常准确的易感性地图。 定量评价参数与最近开发的深入学习QSMSM方法进行了比较,结果显示MOG-QQQQ达到最易感性能性指标的混合性研究课程,作为MSMSM的高级测量研究的大型高级长期研究对象。

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