HyperSLICE: HyperBand optimised Spiral for Low-latency Interactive Cardiac Examination

要約

背景：インタラクティブ心臓磁気共鳴画像は，高速スキャン計画やMRガイド下インターベンションに使用されている．しかし、リアルタイム取得とほぼリアルタイムの視覚化の要件は、達成可能な時空間解像度を制限する。 目的：アンダーサンプリングスパイラルサンプリングの最適化と低遅延再構成（ディープアーチファクト抑制）のためのディープラーニングの活用により、インタラクティブイメージングの解像度を向上させること。 対象：ディープアーチファクト抑制のトレーニングデータは、692の呼吸保持CINEから構成される。開発した対話型シーケンスは12人の患者（画像評価用10人、カテーテル検査中2人）で前向きにテストされた。 評価。シミュレーションデータにおいて、放射状、均一なスパイラル、最適化されたスパイラルサンプリングのNRMSE、pSNR、SSIMを比較した。プロスペクティブスタディでは、最適化されたスパイラルインタラクティブシーケンスを従来のCartesian real-time, breath-hold cine imagingと定量的、定性的画像指標で比較した。 結果：NRMSE、pSNR、SSIMは、radialおよびuniform spiralサンプリングと比較して、optimized spiralのシミュレーションでは、特にスキャンプラン変更後に統計的に有意に高かった（SSIM: 0.71 vs 0.45 and 0.43)．HyperSLICEは、従来のCartesianリアルタイムイメージングよりも高い空間分解能と時間分解能を提案した。パイプラインは、カテーテル引き戻し中の患者において、インタラクティブイメージングのための十分な高速再構成を示すことが示された。 データ結論：HyperSLICEは、より高い空間分解能と時間分解能のインタラクティブイメージングを可能にする。スパイラルサンプリングの最適化により、放射状や均一なスパイラル軌道と比較して、全体的な画質の向上と画像遷移の処理を改善することができた。

要約(オリジナル)

BACKGROUND: Interactive cardiac magnetic resonance imaging is used for fast scan planning and MR guided interventions. However, the requirement for real-time acquisition and near real-time visualization constrains the achievable spatio-temporal resolution. PURPOSE: To improve interactive imaging resolution through optimization of undersampled spiral sampling and leveraging of deep learning for low-latency reconstruction (deep artifact suppression). POPULATION: Deep artefact suppression training data consisted of 692 breath-held CINEs. The developed interactive sequence was tested prospectively in 12 patients (10 for image evaluation, 2 during catheterization). ASSESSMENT: In simulated data, NRMSE, pSNR and SSIM of radial, uniform spiral and optimized spiral sampling were compared. In the prospective study, the optimized spiral interactive sequence was compared to conventional Cartesian real-time, and breath-hold cine imaging in terms quantitative and qualitative image metrics. RESULTS: The NRMSE, pSNR and SSIM were all statistically significantly higher in simulations of optimized spiral compared to radial and uniform spiral sampling, particularly after scan plan changes (SSIM: 0.71 vs 0.45 and 0.43). Prospectively, HyperSLICE proposed a higher spatial and temporal resolution than conventional Cartesian real-time imaging. The pipeline was demonstrated in patients during catheter pull back showing sufficiently fast reconstruction for interactive imaging. DATA CONCLUSION: HyperSLICE enables higher spatial and temporal interactive imaging. Optimizing the spiral sampling enabled better overall image quality and better handling of image transitions compared to radial and uniform spiral trajectories.

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