論文の概要: Phy-Diff: Physics-guided Hourglass Diffusion Model for Diffusion MRI Synthesis

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.03002v2
• Date: Wed, 10 Jul 2024 15:17:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-11 20:50:13.019414
• Title: Phy-Diff: Physics-guided Hourglass Diffusion Model for Diffusion MRI Synthesis
• Title（参考訳）: Phy-Diff:拡散MRI合成のための物理誘導フールグラス拡散モデル
• Authors: Juanhua Zhang, Ruodan Yan, Alessandro Perelli, Xi Chen, Chao Li,
• Abstract要約: 本稿では,高画質のdMRIを生成する物理誘導拡散モデルを提案する。 本モデルは拡散過程におけるノイズ進化におけるdMRIの物理原理を紹介する。 実験の結果,本手法は他の最先端手法よりも優れていた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 45.074243735766
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Diffusion MRI (dMRI) is an important neuroimaging technique with high acquisition costs. Deep learning approaches have been used to enhance dMRI and predict diffusion biomarkers through undersampled dMRI. To generate more comprehensive raw dMRI, generative adversarial network based methods are proposed to include b-values and b-vectors as conditions, but they are limited by unstable training and less desirable diversity. The emerging diffusion model (DM) promises to improve generative performance. However, it remains challenging to include essential information in conditioning DM for more relevant generation, i.e., the physical principles of dMRI and white matter tract structures. In this study, we propose a physics-guided diffusion model to generate high-quality dMRI. Our model introduces the physical principles of dMRI in the noise evolution in the diffusion process and introduce a query-based conditional mapping within the difussion model. In addition, to enhance the anatomical fine detials of the generation, we introduce the XTRACT atlas as prior of white matter tracts by adopting an adapter technique. Our experiment results show that our method outperforms other state-of-the-art methods and has the potential to advance dMRI enhancement.
• Abstract（参考訳）: 拡散MRI(dMRI)は,取得コストの高い重要な神経画像撮影技術である。 深層学習のアプローチは、dMRIの強化や、アンダーサンプルdMRIによる拡散バイオマーカーの予測に用いられている。 より包括的な生のdMRIを生成するために,b-値とb-ベクトルを条件として含む生成的敵ネットワークに基づく手法が提案されているが,それらは不安定なトレーニングと望ましい多様性の欠如によって制限されている。 新興拡散モデル(DM)は、生成性能を改善することを約束する。 しかし、DMの条件付けに欠かせない情報、すなわちdMRIとホワイトマタートラクトの構造の物理原理を含めることは依然として困難である。 本研究では,高画質のdMRIを生成する物理誘導拡散モデルを提案する。 本モデルは拡散過程におけるノイズ進化におけるdMRIの物理原理を導入し,拡散モデル内にクエリに基づく条件付きマッピングを導入する。 また,XTRACTアトラスを,アダプター技術を用いて,白質トラスの前駆体として導入した。 以上の結果から,本手法は他の最先端手法よりも優れ,dMRI向上の可能性が示唆された。

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