Published January 1, 2022
| Version v1
Publication
Open
Improved Dynamic Contrast-Enhanced MRI Using Low Rank With Joint Sparsity
Creators
- 1. University of Nottingham Ningbo China
- 2. COMSATS University Islamabad
- 3. University of Nottingham
- 4. University of Chinese Academy of Sciences
Description
This work presents a free-breathing dynamic contrast-enhanced (DCE) MRI reconstruction method called low-rank plus sparse (L+S) with joint sparsity. The proposed method improved dynamic contrast performance by integrating an additional temporal Fast Fourier Transform (FFT) constraint into the standard L+S decomposition method. In the proposed method, both temporal total variation (TV) sparsity constraint and temporal FFT constraint are integrated into a standard L+S decomposition model, forming L+S with joint sparsity. Temporal TV and Temporal FFT aim to suppress under-sampling artifacts and improve dynamic contrast in DCE-MRI, respectively. A fast composite splitting algorithm (FCSA) is adopted for solving the L+S model with multiple sparsity constraints, maintaining the reconstruction efficiency. A computer simulation framework was developed to compare the performance of L+S with joint sparsity and other reconstruction schemes. The performance of L+S with joint sparsity was tested using computer simulation and several liver DCE-MRI datasets. The proposed L+S based method achieved around four times faster reconstruction speed than the GRASP method. With the support of an additional sparsity constraint, the peak DCE signal in the proposed method was increased by more than 20% over that of a standard L+S decomposition.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يقدم هذا العمل طريقة إعادة بناء التصوير بالرنين المغناطيسي المعزز بالتباين الديناميكي للتنفس الحر (DCE) تسمى منخفضة الرتبة بالإضافة إلى متناثرة (L+S) مع تناثر المفاصل. حسنت الطريقة المقترحة أداء التباين الديناميكي من خلال دمج قيد زمني إضافي لتحويل فورييه السريع (FFT) في طريقة تحليل L+S القياسية. في الطريقة المقترحة، يتم دمج كل من قيود التباين الكلي الزمني (TV) وقيد FFT الزمني في نموذج تحلل L+S القياسي، مما يشكل L+S مع تبعثر المفصل. يهدف التلفزيون الزمني و FFT الزمني إلى قمع القطع الأثرية التي لا يتم أخذ عينات منها وتحسين التباين الديناميكي في DCE - MRI، على التوالي. يتم اعتماد خوارزمية تقسيم مركبة سريعة (FCSA) لحل نموذج L+S مع قيود متناثرة متعددة، والحفاظ على كفاءة إعادة البناء. تم تطوير إطار محاكاة حاسوبية لمقارنة أداء L+S مع تناثر المفاصل ومخططات إعادة الإعمار الأخرى. تم اختبار أداء L+S مع تناثر المفاصل باستخدام المحاكاة الحاسوبية والعديد من مجموعات بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي DCE للكبد. حققت الطريقة المقترحة القائمة على L+S سرعة إعادة بناء أسرع بحوالي أربع مرات من طريقة GRASP. بدعم من قيود التناثر الإضافية، تمت زيادة إشارة ذروة DCE في الطريقة المقترحة بأكثر من 20 ٪ عن تحلل L+S القياسي.Translated Description (French)
Ce travail présente une méthode de reconstruction par IRM à contraste dynamique amélioré (DCE) à respiration libre appelée low-rank plus sparse (L+S) avec sparsity articulaire. La méthode proposée a amélioré les performances de contraste dynamique en intégrant une contrainte de transformée de Fourier rapide (FFT) temporelle supplémentaire dans la méthode de décomposition L+S. Dans la méthode proposée, la contrainte de dispersion de variation totale temporelle (TV) et la contrainte FFT temporelle sont intégrées dans un modèle de décomposition L+S standard, formant L+S avec une dispersion articulaire. La TV temporelle et la FFT temporelle visent à supprimer les artefacts de sous-échantillonnage et à améliorer le contraste dynamique dans l'IRM-DCE, respectivement. Un algorithme de fractionnement composite rapide (FCSA) est adopté pour résoudre le modèle L+S avec de multiples contraintes de rareté, en maintenant l'efficacité de la reconstruction. Un cadre de simulation informatique a été développé pour comparer les performances de L+S avec la rareté des articulations et d'autres schémas de reconstruction. La performance de L+S avec une rareté articulaire a été testée à l'aide d'une simulation informatique et de plusieurs ensembles de données DCE-MRI hépatiques. La méthode basée sur L+S proposée a atteint une vitesse de reconstruction environ quatre fois plus rapide que la méthode GRASP. Avec l'appui d'une contrainte de parcimonie supplémentaire, le signal DCE de crête dans la méthode proposée a été augmenté de plus de 20% par rapport à celui d'une décomposition L+S standard.Translated Description (Spanish)
Este trabajo presenta un método de reconstrucción de resonancia magnética con contraste dinámico (DCE) de respiración libre llamado de bajo rango más escaso (L+S) con esparcimiento articular. El método propuesto mejoró el rendimiento del contraste dinámico al integrar una restricción temporal adicional de Transformada Rápida de Fourier (FFT) en el método de descomposición L+S estándar. En el método propuesto, tanto la restricción de dispersión de variación total temporal (TV) como la restricción de FFT temporal se integran en un modelo de descomposición L+S estándar, formando L+S con dispersión conjunta. Temporal TV y Temporal FFT tienen como objetivo suprimir los artefactos de submuestreo y mejorar el contraste dinámico en DCE-MRI, respectivamente. Se adopta un algoritmo rápido de división compuesta (FCSA) para resolver el modelo L+S con múltiples restricciones de dispersión, manteniendo la eficiencia de la reconstrucción. Se desarrolló un marco de simulación por ordenador para comparar el rendimiento de L+S con la dispersión conjunta y otros esquemas de reconstrucción. El rendimiento de L+S con dispersión articular se probó mediante simulación por ordenador y varios conjuntos de datos de DCE-MRI hepáticos. El método basado en L+S propuesto logró una velocidad de reconstrucción alrededor de cuatro veces más rápida que el método GRASP. Con el apoyo de una restricción de dispersión adicional, la señal DCE máxima en el método propuesto se incrementó en más de un 20% con respecto a la de una descomposición L+S estándar.Files
09950488.pdf.pdf
Files
(245 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7dcf29822bd57a861240a28b6d520f80
|
245 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحسين التصوير بالرنين المغناطيسي الديناميكي المحسن بالتباين باستخدام رتبة منخفضة مع تباعد المفاصل
- Translated title (French)
- Amélioration de l'IRM dynamique à contraste amélioré en utilisant un rang bas avec une Sparsité articulaire
- Translated title (Spanish)
- Resonancia magnética dinámica mejorada con contraste utilizando rango bajo con esparcimiento articular
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4312676545
- DOI
- 10.1109/access.2022.3222313
References
- https://openalex.org/W1482297123
- https://openalex.org/W1812408673
- https://openalex.org/W1895901121
- https://openalex.org/W1965987266
- https://openalex.org/W1982376581
- https://openalex.org/W2008385920
- https://openalex.org/W2011710850
- https://openalex.org/W2024359532
- https://openalex.org/W2029816571
- https://openalex.org/W2030773813
- https://openalex.org/W2064511228
- https://openalex.org/W2091633428
- https://openalex.org/W2100556411
- https://openalex.org/W2101482993
- https://openalex.org/W2101675075
- https://openalex.org/W2111388536
- https://openalex.org/W2119671639
- https://openalex.org/W2133782326
- https://openalex.org/W2145020729
- https://openalex.org/W2145962650
- https://openalex.org/W2146481498
- https://openalex.org/W2149138557
- https://openalex.org/W2156739854
- https://openalex.org/W2167227980
- https://openalex.org/W2168903001
- https://openalex.org/W2569021273
- https://openalex.org/W2587236228
- https://openalex.org/W2741988794
- https://openalex.org/W2768480947
- https://openalex.org/W2770723355
- https://openalex.org/W2911788612
- https://openalex.org/W2962903101
- https://openalex.org/W3104624268
- https://openalex.org/W4223439149
- https://openalex.org/W4235806146
- https://openalex.org/W4249760698