利用压缩感知在多光谱磁共振波谱成像中进行物质动力学的时空重建
信号处理
2024-03-04 v1 计算机视觉与模式识别
摘要
本研究的目标是从多光谱磁共振波谱成像 (MRSI) 数据中以高时间分辨率观察体内多种物质的动力学。多光谱 MRSI 可以有效分离多种物质的光谱峰，并有助于测量物质的空间分布。然而，由于测量需要显著长的时间，难以通过常规全采样直接测量随时间变化的物质分布。在本研究中，我们提出了一种新方法，基于压缩感知 (CS) 和具有物质基谱的偏可分离函数模型，从随机欠采样的多光谱 MRSI 数据中重建物质的时空分布。在我们的方法中，我们利用物质分布的时空稀疏性和时间平滑性作为先验知识来执行 CS。我们使用填充了葡萄糖或乳酸溶液的玻璃管体模数据集（随时间增加量）以及携带肿瘤的小鼠动物数据集评估了我们方法的有效性，以观察体内涉及 Warburg 效应的代谢动力学。重建结果与预期行为一致，表明我们的方法可以重建物质的时空分布，其时间分辨率为四秒，与全采样相比这是极短的时间尺度。由于该方法仅利用自然假定的物质时空分布先验知识，且独立于 MRSI 的光谱和空间维度数量或采集序列，预计它将有助于揭示已获取或未来将获取的 MRSI 数据中潜在的物质动力学。
引用
@article{arxiv.2403.00402,
title = {Spatio-temporal reconstruction of substance dynamics using compressed sensing in multi-spectral magnetic resonance spectroscopic imaging},
author = {Utako Yamamoto and Hirohiko Imai and Kei Sano and Masayuki Ohzeki and Tetsuya Matsuda and Toshiyuki Tanaka},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.00402},
year = {2024}
}