Purpose: MR image reconstruction exploits regularization to compensate for missing k-space data. In this work, we propose to learn the probability distribution of MR image patches with neural networks and use this distribution as prior information constraining images during reconstruction, effectively employing it as regularization. Methods: We use variational autoencoders (VAE) to learn the distribution of MR image patches, which models the high-dimensional distribution by a latent parameter model of lower dimensions in a non-linear fashion. The proposed algorithm uses the learned prior in a Maximum-A-Posteriori estimation formulation. We evaluate the proposed reconstruction method with T1 weighted images and also apply our method on images with white matter lesions. Results: Visual evaluation of the samples showed that the VAE algorithm can approximate the distribution of MR patches well. The proposed reconstruction algorithm using the VAE prior produced high quality reconstructions. The algorithm achieved normalized RMSE, CNR and CN values of 2.77\%, 0.43, 0.11; 4.29\%, 0.43, 0.11, 6.36\%, 0.47, 0.11 and 10.00\%, 0.42, 0.10 for undersampling ratios of 2, 3, 4 and 5, respectively, where it outperformed most of the alternative methods. In the experiments on images with white matter lesions, the method faithfully reconstructed the lesions. Conclusion: We introduced a novel method for MR reconstruction, which takes a new perspective on regularization by using priors learned by neural networks. Results suggest the method compares favorably against the other evaluated methods and can reconstruct lesions as well. Keywords: Reconstruction, MRI, prior probability, MAP estimation, machine learning, variational inference, deep learning


翻译:在这项工作中,我们建议用T1加权图像来评估拟议中的重建方法,并将我们的方法用于白色的损耗。结果:对样本的视觉评估显示,VAE算法可以接近MR的分布状况良好。 利用VAE算法的拟议重建算法产生了高质量的重建。 算法实现了高维分布,以非线性方式以低维的隐性参数模型来模拟高维分布,以非线性方式模拟高维分布。 拟议的算法使用了在最大-A-波塞蒂估测公式中之前学到的数值。 我们用T1加权图像来评估拟议的重建方法,并将我们的方法应用于白色的损耗值。 利用VAE算法来测量MRM的分布状况。 算法实现了2.77 ⁇,0.43,0.11;4.29 ⁇,0.13, 6.36 ⁇,0.47,0.100+10。 将我们的方法应用白色的数值用于最深层的重建方法,用前2号、4号、正前的变方法来评估。

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