基于物理启发优化的磁共振指纹成像脉冲序列自动设计
医学物理
2022-01-12 v2 量子物理
摘要
磁共振指纹成像(MRF)是一种利用常规磁共振成像硬件从任意脉冲序列中提取定量组织特性(如 T1 和 T2 弛豫率)的方法。MRF 脉冲序列具有数千个可调参数,可选择这些参数以最大化精度并最小化扫描时间。在此,我们应用物理启发优化启发式方法对 MRF 脉冲序列进行从头自动设计。我们的实验数据表明,在临床相关的高欠采样条件下,MRF 扫描中的系统误差主导于随机误差。因此,与先前侧重于统计误差模型的优化工作不同,我们采用基于傅里叶欠采样和相位变化引起的系统误差的显式第一性原理模拟的代价函数。所得脉冲序列展现出与先前使用的 MRF 脉冲序列定性不同的特征,并在 T1 和 T2 等效精度下实现比先前人工设计序列四倍的更短扫描时间。此外,该优化算法发现了具有针对相位变化引起的阴影伪影内在鲁棒性的 MRF 脉冲序列的存在。
引用
@article{arxiv.2106.04740,
title = {Automated Design of Pulse Sequences for Magnetic Resonance Fingerprinting using Physics-Inspired Optimization},
author = {Stephen P. Jordan and Siyuan Hu and Ignacio Rozada and Debra F. McGivney and Rasim Boyacioglu and Darryl C. Jacob and Sherry Huang and Michael Beverland and Helmut G. Katzgraber and Matthias Troyer and Mark A. Griswold and Dan Ma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.04740},
year = {2022}
}
备注
Journal version. 15 pages plus 30 pages for appendices and references