Quantitative MR imaging is increasingly favoured for its richer information content and standardised measures. However, extracting quantitative parameters such as the longitudinal relaxation rate (R1), apparent transverse relaxation rate (R2*), or magnetisation-transfer saturation (MTsat) involves inverting a highly non-linear function. Estimations often assume noise-free measurements and use subsets of the data to solve for different quantities in isolation, with error propagating through each computation. Instead, a probabilistic generative model of the entire dataset can be formulated and inverted to jointly recover parameter estimates with a well-defined probabilistic meaning (e.g., maximum likelihood or maximum a posteriori). In practice, iterative methods must be used but convergence is difficult due to the non-convexity of the log-likelihood; yet, we show that it can be achieved thanks to a novel approximate Hessian and, with it, reliable parameter estimates obtained. Here, we demonstrate the utility of this flexible framework in the context of the popular multi-parameter mapping framework and further show how to incorporate a denoising prior and predict posterior uncertainty. Our implementation uses a PyTorch backend and benefits from GPU acceleration. It is available at https://github.com/balbasty/nitorch.


翻译:量化的MMS成像因其信息内容丰富和标准化措施而越来越偏好。然而,从纵向放松率(R1)、明显的反向放松率(R2*)或磁性转移饱和度(MTsat)等量化参数中提取的定量参数涉及推翻高度非线性功能。估计往往假设无噪音测量,使用数据子集,以孤立地解决不同数量的数据,同时在每次计算中传播错误。相反,整个数据集的概率基因化模型可以开发出来,反之以共同恢复参数估计,具有明确界定的概率(例如,最大可能性或最大后发性)。在实践中,必须使用迭代方法,但由于日志相似性不统一,因此难以趋同;然而,我们表明,由于新颖的海珊近和随之而获得的可靠参数估计,可以实现这一点。在这里,我们展示了这一灵活框架在广受欢迎的多参数绘图框架背景下的效用,并进一步展示了如何在应用前期和后期GPrint/com的加速性后期应用。

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