灵活且经济高效的深度学习,用于使用相位循环 bSSFP 加速多参数弛豫测量
快速阅读: 据《Nature.com》最新报道,PINNs架构的参数值边界由开发者预设,限制了其外推能力。对于\(T_1\)和\(T_2\)、\(\Delta B_0\)和\(B_1^+\)等参数,若超出预设范围,则需重新训练模型。例如,\(\Delta B_0\)的训练样本覆盖了\(\theta\)的\(2\pi\)范围,而\(B_1^+\)的准确估计仅在0.7到1.3范围内有效。这意味着模型在不同参数范围下的表现会有所不同,需要特定的处理方法来确保准确性。
PINNs架构固有的参数值边界是可实现的,并且这些边界是由开发者预定义的,禁止外推。因此,PINNs的一个局限性在于,如果感兴趣的参数范围超出模拟范围,则需要重新训练。这不仅限于\(T_1\)和\(T_2\)值的范围,也适用于\(\Delta B_0\)和\(B_1^+\)分布。对于\(\Delta B_0\),基于复杂数据的深度神经网络(DNNs)训练样本主要覆盖了与失谐相关的相位累积(\(\theta\))的\(2\pi\)范围,排除了\(\pm \pi\)边界以帮助复杂数据DNNs更好地收敛。由于复数值\(F_n\)模式的信号在去除了相位循环维度上的常量相位偏移后,在\(\theta\)中表现出\(2\pi\)周期性,因此,\(\theta\)的模拟范围足以确保即使超出\(2\pi\)范围,\(\Delta B_0\)的\(T_1\)和\(T_2\)估计依然可靠。如果要可靠地估计\(\Delta B_0\)(这并非本研究的目标),则需要采用解缠策略来处理\(2\pi\)相位包裹。
对于\(B_1^+\),训练好的DNNs对\(B_1^+\)值在0.7到1.3范围内的准确松弛度值提供准确估计,这与体外训练数据的范围相对应(参见补充图S10)。然而,需要注意的是,性能依赖于外部\(B_1^+\)推导的准确性。如果测量值与实际\(B_1^+\)存在差异,那么\(T_1\)的估计结果可能会产生偏差。有趣的是,只要实际\(B_1^+\)值处于训练过的\(B_1^+\)值范围内,\(T_2\)的估计基本不受影响(参见补充图S10)——这种行为类似于MIRACLE 27的方法。
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