Machine Learning-Enabled High-Resolution Dynamic Deuterium MR Spectroscopic Imaging

子空间拓扑 计算机科学 人工智能 降噪 灵敏度(控制系统) 深度学习 噪音(视频) 正规化(语言学) 降维 信号子空间 机器学习 电子工程 图像(数学) 工程类
作者
Yudu Li,Yibo Zhao,Rong Guo,Tao Wang,Yi Zhang,Matthew R. Chrostek,Walter C. Low,Xiao‐Hong Zhu,Zhi‐Pei Liang,Wei Chen
出处
期刊:IEEE Transactions on Medical Imaging [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:40 (12): 3879-3890 被引量:22
标识
DOI:10.1109/tmi.2021.3101149
摘要

Deuterium magnetic resonance spectroscopic imaging (DMRSI) has recently been recognized as a potentially powerful tool for noninvasive imaging of brain energy metabolism and tumor. However, the low sensitivity of DMRSI has significantly limited its utility for both research and clinical applications. This work presents a novel machine learning-based method to address this limitation. The proposed method synergistically integrates physics-based subspace modeling and data-driven deep learning for effective denoising, making high-resolution dynamic DMRSI possible. Specifically, a novel subspace model was used to represent the dynamic DMRSI signals; deep neural networks were trained to capture the low-dimensional manifolds of the spectral and temporal distributions of practical dynamic DMRSI data. The learned subspace and manifold structures were integrated via a regularization formulation to remove measurement noise. Theoretical analysis, computer simulations, and in vivo experiments have been conducted to demonstrate the denoising efficacy of the proposed method which enabled high-resolution imaging capability. The translational potential was demonstrated in tumor-bearing rats, where the Warburg effect associated with cancer metabolism and tumor heterogeneity were successfully captured. The new method may not only provide an effective tool to enhance the sensitivity of DMRSI for basic research and clinical applications but also provide a framework for denoising other spatiospectral data.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
搬砖的化学男完成签到 ,获得积分0
1秒前
木棉完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
迷你的雁枫完成签到 ,获得积分10
4秒前
邓李梅发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
7秒前
骑着蜗牛追导弹完成签到 ,获得积分10
10秒前
老骥发布了新的文献求助30
10秒前
黯然完成签到 ,获得积分10
14秒前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
James应助科研通管家采纳,获得20
16秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
CodeCraft应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
白日焰火完成签到 ,获得积分10
16秒前
彭于晏应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
小青椒应助科研通管家采纳,获得30
17秒前
17秒前
852应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
17秒前
Jasper应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
清茶旧友完成签到,获得积分10
17秒前
19秒前
数学分析完成签到 ,获得积分10
21秒前
搜集达人应助lhy采纳,获得10
24秒前
雷锋完成签到 ,获得积分10
24秒前
斯文的慕儿完成签到 ,获得积分10
25秒前
sdjjis完成签到 ,获得积分10
26秒前
研友_ZAe4qZ发布了新的文献求助10
27秒前
zzzyyyuuu完成签到 ,获得积分10
28秒前
leo完成签到,获得积分10
31秒前
miaomiao完成签到,获得积分10
32秒前
研友_ZAe4qZ完成签到,获得积分10
33秒前
笑看水墨风光完成签到,获得积分10
33秒前
完美梨愁完成签到 ,获得积分10
34秒前
37秒前
背完单词好睡觉完成签到 ,获得积分10
37秒前
欢呼的茗茗完成签到 ,获得积分10
39秒前
东asdfghjkl完成签到,获得积分10
42秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
求中国石油大学(北京)图书馆的硕士论文,作者董晨,十年前搞太赫兹的 500
Vertebrate Palaeontology, 5th Edition 500
Narrative Method and Narrative form in Masaccio's Tribute Money 500
Aircraft Engine Design, Third Edition 500
Neonatal and Pediatric ECMO Simulation Scenarios 500
苏州地下水中新污染物及其转化产物的非靶向筛查 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4774609
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4107434
关于积分的说明 12705067
捐赠科研通 3828381
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2112041
邀请新用户注册赠送积分活动 1135998
关于科研通互助平台的介绍 1019493