Multi-parametric quantitative in vivo spinal cord MRI with unified signal readout and image denoising
Notice bibliographique
Résumé
Multi-parametric quantitative MRI (qMRI) of the spinal cord is a promising non-invasive tool to probe early microstructural damage in neurological disorders. It is usually performed in vivo by combining acquisitions with multiple signal readouts, which exhibit different thermal noise levels, geometrical distortions and susceptibility to physiological noise. This ultimately hinders joint multi-contrast modelling and makes the geometric correspondence of parametric maps challenging. We propose an approach to overcome these limitations, by implementing state-of-the-art microstructural MRI of the spinal cord with a unified signal readout in vivo (i.e. with matched spatial encoding parameters across a range of imaging contrasts). We base our acquisition on single-shot echo planar imaging with reduced field-of-view, and obtain data from two different vendors (vendor 1: Philips Achieva; vendor 2: Siemens Prisma). Importantly, the unified acquisition allows us to compare signal and noise across contrasts, thus enabling overall quality enhancement via multi-contrast image denoising methods. As a proof-of-concept, here we provide a demonstration with one such method, known as Marchenko-Pastur (MP) Principal Component Analysis (PCA) denoising. MP-PCA is a singular value (SV) decomposition truncation approach that relies on redundant acquisitions, i.e. such that the number of measurements is large compared to the number of components that are maintained in the truncated SV decomposition. Here we used in vivo and synthetic data to test whether a unified readout enables more efficient MP-PCA denoising of less redundant acquisitions, since these can be denoised jointly with more redundant ones. We demonstrate that a unified readout provides robust multi-parametric maps, including diffusion and kurtosis tensors from diffusion MRI, myelin metrics from two-pool magnetisation transfer, and T1 and T2 from relaxometry. Moreover, we show that MP-PCA improves the quality of our multi-contrast acquisitions, since it reduces the coefficient of variation (i.e. variability) by up to 17% for mean kurtosis, 8% for bound pool fraction (myelin-sensitive), and 13% for T1, while enabling more efficient denoising of modalities limited in redundancy (e.g. relaxometry). In conclusion, multi-parametric spinal cord qMRI with unified readout is feasible and provides robust microstructural metrics with matched resolution and distortions, whose quality benefits from multi-contrast denoising methods such as MP-PCA.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».