直肠癌MRI:人工智能辅助压缩感知技术与并行成像技术的对照研究

目的:通过与传统并行成像(PI)技术对比,探讨人工智能辅助压缩感知(ACS)技术在直肠癌MRI中的应用价值。方法:回顾性将2021年1月1日-2022年3月1日在本院经病理检查首诊为直肠癌的74例患者纳入研究。所有患者在确诊前行直肠3.0T MRI扫描,扫描序列主要包括横轴面、矢状面和冠状面FSE-T1WI和FSE-T_(2)WI,其中矢状面FSE-T_(2)WI分别采用ACS技术和传统PI技术。比较采用ACS和PI技术的扫描时间及两组图像上病灶和正常肠壁的信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)。由两位医师采用李克特量表分别对两组图像上病灶显示情况、病灶边缘清晰度、图像伪影和整体图像质量4项指标进行评分,并对两位医师评分的一致性进行评估。两位医师分别基于ACS和PI技术的矢状面FSE-T_(2)WI(结合横轴面和冠状面高分辨率T_(2)WI)进行直肠癌T分期,比较两种技术的诊断准确性。结果:采用ACS技术的检查时间明显短于PI技术[(92.03±1.16)vs.(144.36±0.97)s,P<0.001]。两组图像上SNR病灶和SNR正常肠壁的差异均无统计学意义(P>0.05),ACS组病灶和正常肠壁的CNR值较PI组高(P<0.05);图像质量主观评价结果显示,在病灶显示情况、病灶边缘清晰度、图像伪影和图像整体质量方面,ACS组的评分均高于PI组(P<0.001);两位观察者对图像质量4项评估指标的评分结果的一致性为良好或极好(Kappa值:0.603~0.929,P均<0.001)。两位医师基于ACS和PI技术诊断直肠癌T分期准确率分别为85.14%(63/74)和81.08%(60/74),诊断符合率无统计学差异(P>0.05)。结论:与传统并行采集技术相比,人工智能结合压缩感知(ACS)技术不仅可以缩短扫描时间,还可以改善图像质量,且不影响对直肠癌术前T分期的诊断准确性,具有较好的临床应用价值。

基于SIDWT和迭代自一致性的快速并行成像重建方法

为提高并行磁共振成像的重建速度,基于平移不变离散小波变换(SIDWT)和迭代自一致性并行成像重建(SPIRiT)模型,提出一种高效的重建方法fSIDWT-SPIRiT.该方法针对含有数据一致项、校正一致项和L1范数正则项的复杂优化问题,首先将数据一致项和校正一致项进行合并处理,之后利用快速投影迭代软阈值算法进行求解以实现快速并行磁共振成像重建.最后,在不同人体器官的数据集上进行测试.仿真实验结果表明:与其他方法相比,该方法能够在保证图像重建质量的同时,具有更快的收敛速度.

合成孔径雷达并行成像算法研究及在曙光3000并行计算机上的实现

随着SAR成像技术的不断发展,对SAR图像的成像精度和实时率的要求也愈来愈高,尤其是军事领域,高实时率是SAR成像系统的一个关键指标。该文提出了一种基于CS成像算法的中粒度SAR并行成像算法,该算法中每一个处理步骤均能并行完成,是一种任务级的并行,适合于具有较高通信性能的并行处理系统。在曙光3000上的实验证明,该算法具有较高的实时率和并行效率。

磁共振成像相阵控线圈及并行成像技术

磁共振并行成像技术是近几年发展起来的最新技术,它是以多通道相阵控线圈为基础。SMASH技术是以同时采集相阵控线圈的不同空间敏感度的线性组合信号,这种线性组合来减少相位编码,减少成像时间。SENSE技术,通过增加k空间中采样的步距,即减少相位编码的采样步数,使成像速度加快。设计相阵控线圈要考虑谐振频率,阻抗匹配,互阻抗等问题。

非线性梯度场下并行成像技术进展

随着高场MR设备的普及,由于传统梯度场的发展受到人体外周神经刺激(PNS)阈值的限制,使对快速成像技术的需求十分迫切,非线性梯度场并行成像技术由此得到越来越多的关注。本文介绍梯度场构建、并行接收、采样轨迹以及图像重建算法等技术,对非线性梯度场下并行成像技术的研究现状进行综述。

合成孔径雷达的并行成像算法研究及实现

随着合成孔径雷达 (SAR)成像技术的不断发展 ,对SAR图像的成像精度和实时率的要求也愈来愈高 ,尤其是军事领域 ,高实时率是SAR成像系统的一个关键指标。针对目前较流行的SAR成像算法———CS(ChirpScal ing)提出了适合于群集 (cluster)结构的并行机的中粒度并行算法及粗粒度并行算法 。

基于自一致性的磁共振并行成像高效重构算法

磁共振并行成像技术能够显著地减少成像时间,然而高质量的图像重构比较困难.为了提高重构图像的质量,基于自一致性的SPIRiT框架,提出了一种高效的重构算法.该算法针对一个含有数据一致性、校准一致性和联合稀疏性正则项的复杂优化问题,首先将该问题简化成一般性最优化问题;再使用算子分离算法将其分解成一个梯度计算问题和一个可通过软阈值法求解的去噪问题;最后,再使用加速方案对算法进行加速.实验结果表明,当加速因子为8时,采用所提出的新算法的重构图像比采用POCS算法的重构图像的SNR提高约2.4,dB,且重构时间也节约了约30%.对于要求高质量重构图像的场合,所提出的算法能够满足需求.

磁共振并行成像射频线圈的优化设计进展

综述了并行成像线圈的优化设计方法及其发展,并对其进行了比较、分析与展望。

一种改进的磁共振并行成像k空间数据采集算法

为进一步缩短磁共振成像时间,改善图像质量,提出了一种改进的有限脉冲响应(FIR)GRAPPA算法.与传统的权重固定的FIR GRAPPA算法模型相比,该算法考虑了相位方向的变化,包含更多的k空间数据且更符合并行成像数据拟合的物理过程.为验证该算法的有效性,对人体心脏和大脑图像的原始数据分别进行仿真实验,得到了在较大加速因子下的重建图像及均方误差.与传统的GRAPPA算法及其他改进的GRAPPA算法进行比较,结果发现,利用改进算法重建的图像更清晰,均方误差更小.因此,本文提出的改进GRAPPA算法有效可行.

基于流水线的合成孔径雷达并行成像算法及实现

根据对距离多普勒(Range-Doppler)成像算法的特点进行研究,提出了一种基于流水线的合成孔径雷达(SAR)并行成像算法。这种算法基于C/MPI编写并成功地在32节点的IBMPC集群实现。通过与已建立的通用的并行成像算法进行比较分析,得出基于流水线的并行算法是一种更适合SAR并行成像的一种算法,能够提供更高的并行效率。

联合压缩感知与并行成像技术在乳腺MRI扫描中的比较研究

目的:比较联合压缩感知(uCS)与并行成像技术在乳腺MRI中的应用效果。方法:搜集40例女性患者,于MRI平扫、动态增强扫描晚期分别以并行成像、uCS技术行横断位抑脂T1WI扫描。比较相同平扫参数下并行成像组与uCS组的扫描时间、SNR,以及增强单期扫描时间为70 s时,2组的SNR及图像数量。结果:①平扫,uCS组扫描时间为(42.17±1.03)s,并行成像组为(68.45±1.27)s,2组比较差异有统计学意义(P<0.05)。并行成像组与uCS组SNR分别为:165.19±21.74,178.85±27.62,差异无统计学意义(P> 0.05)。②动态增强扫描晚期(单期扫描70 s),扫描范围相同且固定:uCS组SNR(302.17±28.21)高于并行成像组(278.24±15.34)(P<0.05)。uCS组图像数显著多于并行成像组(142 vs. 96)。结论:uCS技术具备乳腺MRI扫描可行性,且扫描效能高于传统并行成像技术。

磁共振并行成像线圈敏感度计算方法的比较分析

对磁共振并行成像技术的线圈敏感度的几种计算方法进行了阐述、比较和分析。

磁共振并行成像技术综述

介绍了常用的磁共振成像加速方法,其中并行成像尤为重要,因为它可以和其他加速方法互补;还介绍了5种常见的并行成像方法:利用局部灵敏度的部分并行成像、灵敏度编码、空间谐波同时获取、泛化自校正部分并行获取、与基于阵列线圈灵敏度的并行编码与复原。最后,讨论了这5种方法的互相联系,以及在工业上的应用,并展望了动态成像和非笛卡尔坐标扫描的发展。

压缩感知自动校准并行成像重建算法

针对核磁共振并行成像重建提出了一种联合稀疏性模型,并与新的软阈值函数结合,将有助于提高重建图像质量。首先利用校准数据生成重建核,重建未采样数据点;然后采用联合稀疏性模型和新的软阈值函数,对各线圈图像数据进行处理;最后用改进的凸投影集算法(POCS)对压缩感知核磁共振并行成像进行重建。对于仿真图像和脑部图像,改进算法相比原算法,重建图像归一化均方根误差(nRMSE)在加速比为4时分别减少了23%和9%。实验结果表明,加速比较大时改进算法能明显提高并行成像重建图像的准确性。

SAR并行成像处理的研究

该文对SAR并行成像处理进行了深入研究,在串行成像算法的基础上,提出了SAR并行成像处理的一 种粗粒度并行算法和一种混合FFT算法,并在国产曙光系列并行机上进行了实现,实验结果证实了该算法是有效的.

基于同时多层激发和并行成像的心脏磁共振电影成像

磁共振成像(MRI)无创无害、对比度多、可以任意剖面成像的特点特别适合用于心脏成像,却因扫描时间长限制了其在临床上的应用.为了解决心脏磁共振电影成像屏气扫描时间过长的问题,该文提出了一种基于同时多层激发的多倍加速心脏磁共振电影成像及其影像重建的方法,该方法将相位调制多层激发(CAIPIRINHA)技术与并行加速(PPA)技术相结合,运用到分段采集心脏电影成像序列中,实现了在相位编码方向和选层方向的四倍加速,并使用改进的SENSE/GRAPPA算法对图像进行重建.分别在水模以及人体上进行了实验,将加速序列图像与不加速序列图像进行对比,结果验证了重建算法的有效性,表明该方法可以在保障图像质量以及准确测量心脏功能的前提下成倍节省扫描时间.

磁共振并行成像技术

磁共振并行成像技术在临床磁共振成像设备上的实现和广泛应用是磁共振成像技术近几年来重大成就之一。它利用来自一组射频接收线圈阵列的空间信息来替代常规需要梯度磁场才能提供的信息 ,从而大幅度缩短成像时间。

一种高分辨率合成孔径雷达并行成像实现

并行处理是快速处理合成孔径雷达数据(SAR),实现实时处理的有效途径。本文采用了一种细粒度的并行算法实现SAR成像,将原始数据划分为子孔径数据,并分配给并行机的各节点,使用针对子孔径的CS处理和方位向子孔径算法,对各节点的数据进行处理。通过在并行机SGIOrigin2000平台上的实验证明,该算法与中粒度并行CS成像算法相比,能有效地减少通信量,有利于成像处理的并行扩展,同时获得更好的分辨率。

SGI系统上星载SAR并行成像算法

对星载合成孔径雷达(SAR)并行处理算法在分布式共享存储器(DSM)HPC平台下的实现作了深入研究,对比了用消息传递和OpenMP两种并行编程模型实现的并行方案,在此基础上提出了基于进程的共享变量并行模型。这种模型克服了前两种模型的缺点,经过实验测试和实际SAR成像应用,证明是一种高效、稳定的并行方案。