Rapid Whole Brain Mesoscale In-vivo MR Imaging using Multi-scale Implicit Neural Representation

要約

目的：スキャン時間を削減しながら高信号対雑音比（SNR）を維持しながら、マルチビューの厚いスライスの獲得のための暗黙の神経表現（INR）を使用して、新しい画像再構成技術を開発および検証する。
方法：回転ビュースーパー解像度（Rover）-MRIを提案します。これは、マルチビューの厚いスライスからMRIデータを再構築するように設計された監視されていないニューラルネットワークベースのアルゴリズムであり、細かい解剖学的詳細を維持しながらスキャン時間を効果的に削減します。
私たちの方法を、二本の補間と現在の最先端の正規化された最小二乗スーパー解像度再構成（LS-SRR）技術の両方と比較します。
検証は、グラウンドトゥルースエクスビボモンキー脳データを使用して実行され、いくつかの生体内のヒトデータセットにわたって優れた再構成品質を示します。
特に、7T MRIスキャナーでわずか17分間のスキャン時間で達成された、前例のない180 {\ mu} m等方性空間分解能を使用して、人間の脳全体の脳脳全体の脳全体の再構築を実現します。
結果：Rover-MRIは、再構築品質の点でLS-SRR法をアウトパフォームし、22.4％低い相対誤差（RE）と7.5％低い全幅半分（FWHM）が、スキャン時間のほぼ半分で細かい構造の詳細をより良い保存を示しています。
結論：Rover-MRIは、メソスケールのMRイメージングに効率的で堅牢なアプローチを提供し、迅速で高解像度の全脳スキャンを可能にします。
その汎用性は、解剖学的詳細と時間効率の良いイメージングを必要とする研究アプリケーションに大きな期待を抱いています。

要約(オリジナル)

Purpose: To develop and validate a novel image reconstruction technique using implicit neural representations (INR) for multi-view thick-slice acquisitions while reducing the scan time but maintaining high signal-to-noise ratio (SNR). Methods: We propose Rotating-view super-resolution (ROVER)-MRI, an unsupervised neural network-based algorithm designed to reconstruct MRI data from multi-view thick slices, effectively reducing scan time by 2-fold while maintaining fine anatomical details. We compare our method to both bicubic interpolation and the current state-of-the-art regularized least-squares super-resolution reconstruction (LS-SRR) technique. Validation is performed using ground-truth ex-vivo monkey brain data, and we demonstrate superior reconstruction quality across several in-vivo human datasets. Notably, we achieve the reconstruction of a whole human brain in-vivo T2-weighted image with an unprecedented 180{\mu}m isotropic spatial resolution, accomplished in just 17 minutes of scan time on a 7T MRI scanner. Results: ROVER-MRI outperformed LS-SRR method in terms of reconstruction quality with 22.4% lower relative error (RE) and 7.5% lower full-width half maximum (FWHM) indicating better preservation of fine structural details in nearly half the scan time. Conclusion: ROVER-MRI offers an efficient and robust approach for mesoscale MR imaging, enabling rapid, high-resolution whole-brain scans. Its versatility holds great promise for research applications requiring anatomical details and time-efficient imaging.

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