High-fidelity, accelerated whole-brain submillimeter in vivo diffusion MRI using gSlider-spherical ridgelets (gSlider-SR).
High-fidelity, accelerated whole-brain submillimeter in vivo diffusion MRI using gSlider-spherical ridgelets (gSlider-SR).
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DOI：
10.1002/mrm.28232
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发表时间：
2020-10
影响因子：
3.3
通讯作者：
Rathi, Yogesh
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ramos-Llorden, Gabriel;Ning, Lipeng;Liao, Congyu;Mukhometzianov, Rinat;Michailovich, Oleg;Setsompop, Kawin;Rathi, Yogesh
开发一种加速、稳健、准确的扩散 MRI 采集和重建技术，用于临床扫描仪上的亚毫米全人脑体内扫描。我们扩展了超高分辨率扩散 MRI 采集技术 gSlider，允许在 q 空间和射频 (RF) 编码数据中进行欠采样，从而加快了传统 gSlider 的总采集时间。这种名为 gSlider-SR 的新颖方法通过使用球形脊波 (SR) 的基础利用 dMRI 数据中的冗余来补偿所获取信息的缺乏，同时提高信噪比。使用具有真实噪声水平的蒙特卡罗模拟和多次采集体内人脑 dMRI 数据（在西门子 Prisma 3T 扫描仪上采集），我们使用多种定量指标证明了我们方法的有效性。对于具有真实噪声水平（合成添加）的高分辨率 dMRI 数据，我们表明 gSlider-SR 可以在不同的加速因子下重建高质量的 dMRI 数据，同时保留信号和角度信息。通过体内数据，我们证明 gSlider-SR 可以准确重建 860 μm 扩散 MRI 数据（b = 2000 s/mm2 时的 64 个扩散方向），其质量与使用具有四个平均值的传统 gSlider 获得的数据相当，从而将扫描时间缩短八倍（从 1 小时 20 分钟缩短到 10 分钟）。 gSlider-SR 能够以亚毫米空间分辨率实现全脑高角分辨率 dMRI，并显着减少采集时间，使得在现有临床扫描仪上使用所提出的方案变得可行。
To develop an accelerated, robust, and accurate diffusion MRI acquisition and reconstruction technique for submillimeter whole human brain in-vivo scan on a clinical scanner. We extend the ultra-high resolution diffusion MRI acquisition technique, gSlider, by allowing under-sampling in q-space and Radio-Frequency (RF)-encoded data, thereby accelerating the total acquisition time of conventional gSlider. The novel method, termed gSlider-SR, compensates for the lack of acquired information by exploiting redundancy in the dMRI data using a basis of Spherical Ridgelets (SR), while simultaneously enhancing the signal-to-noise ratio. Using Monte-Carlo simulation with realistic noise levels and several acquisitions of in-vivo human brain dMRI data (acquired on a Siemens Prisma 3T scanner), we demonstrate the efficacy of our method using several quantitative metrics. For high-resolution dMRI data with realistic noise levels (synthetically added), we show that gSlider-SR can reconstruct high-quality dMRI data at different acceleration factors preserving both signal and angular information. With in-vivo data, we demonstrate that gSlider-SR can accurately reconstruct 860 μm diffusion MRI data (64 diffusion directions at b = 2000 s/mm2), at comparable quality as that obtained with conventional gSlider with four averages, thereby providing an eight-fold reduction in scan time (from 1 h 20 min to 10 min). gSlider-SR enables whole-brain high angular resolution dMRI at a submillimeter spatial resolution with a dramatically reduced acquisition time, making it feasible to use the proposed scheme on existing clinical scanners.
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