A dynamic reconstruction and motion estimation framework for cardiorespiratory motion-resolved real-time volumetric MR imaging (DREME-MR)
Notice bibliographique
Résumé
OBJECTIVE: Based on a 3D pre-treatment magnetic resonance (MR) scan, we developed DREME-MR to jointly reconstruct the reference patient anatomy and solve a data-driven, patient-specific cardiorespiratory motion model. Via a motion encoder simultaneously learned during the reconstruction, DREME-MR further enables real-time volumetric MR imaging and cardiorespiratory motion tracking with minimal intra-treatment k-space data. Approach: DREME-MR integrates dynamic MRI reconstruction and real-time MR imaging into a unified, dual-task learning framework. From a 3D radial-spoke-based pre-treatment MR scan, DREME-MR uses spatiotemporal implicit-neural-representation (INR) to reconstruct pre-treatment dynamic volumetric MR images (learning task 1). The INR-based reconstruction takes a joint image reconstruction and deformable registration approach, yielding a reference anatomy and a corresponding cardiorespiratory motion model. The motion model adopts a low-rank, multi-resolution representation to approximate motion fields as products of motion coefficients and motion basis components (MBCs). Via a progressive, frequency-guided strategy, DREME-MR decouples cardiac MBCs from respiratory MBCs to resolve the two distinct motion modes. Simultaneously with the pre-treatment dynamic MRI reconstruction, DREME-MR also trains a multilayer perceptron (MLP)-based motion encoder to infer cardiorespiratory motion coefficients directly from the raw k-space data (learning task 2), allowing real-time, intra-treatment volumetric MR imaging and motion tracking with minimal k-space data (20-30 spokes) acquired after the pre-treatment MRI scan. Main results: Evaluated using data from a digital phantom (XCAT) and a human scan, DREME-MR solves real-time 3D cardiorespiratory motion with a latency of < 165 ms (= 150-ms data acquisition + 15-ms inference time), fulfilling the temporal constraint of real-time imaging. The XCAT study achieves mean(±S.D.) center-of-mass tracking errors of 0.73±0.38mm for a lung tumor and 1.69±1.12mm for the left ventricle. The human study shows good motion correlations (liver: 0.96; left ventricle: 0.65) between DREME-MR-solved motion and extracted surrogate signals. Significance: DREME-MR allows real-time 3D MRI and cardiorespiratory motion tracking with low latency, advancing intra-treatment MR-guided adaptive radiotherapy, including real-time multileaf collimator (MLC) tracking.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».