論文の概要: Self-Supervised Implicit CEST Reconstruction via Physics-Informed Lorentz Encoding
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.06132v1
- Date: Tue, 07 Jul 2026 10:49:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-08 21:24:51.497098
- Title: Self-Supervised Implicit CEST Reconstruction via Physics-Informed Lorentz Encoding
- Title(参考訳): 物理インフォームドローレンツ符号化による自己監督型暗黙CEST再構成
- Abstract要約: Lorentz (LE) は、CEST再構成を暗黙の連続座標学習による自己教師付き再構成タスクとして定式化する物理インフォームドフレームワークである。
生体内ヒト脳データを用いた実験では、LEは最先端の手法よりも著しく優れていることが示された。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 22.500041095230177
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Multi-Pool Chemical Exchange Saturation Transfer (CEST) MRI provides valuable metabolic information but is clinically limited by long acquisition times. Although sparse sampling reduces scanning time, reconstructing high-resolution Z-spectra from limited data remains an ill-posed inverse problem. Conventional interpolation and generic Implicit Neural Rep-resentations (INRs) often lack physical constraints, leading to spectral artifacts and physically invalid signals. To address this, we propose Lorentz Encoding (LE), a physics-informed framework that formulates CEST reconstruction as a self-supervised reconstruction task via implicit continuous coordinate learning. Unlike generic positional encodings, LE regularizes the continuous spectral mapping by projecting sparse coordinates into a physically constrained space governed by a combination of parametric Lorentzian profiles with learnable basis functions. This mechanism effectively reduces noise and enforces consistency with physical models. Experiments on in vivo human brain data demonstrate that LE significantly outperforms state-of-the-art methods. Specifically, under a 39-point sampling strategy, LE achieves a PSNR of 57.58 dB and an SSIM of 0.9994. Furthermore, the learned physics-informed encodings form a continuous, geometrically ordered trajectory in the latent space, ensuring accurate quantitative metabo-lite mapping (APT, NOE, MT).
- Abstract(参考訳): マルチプールケミカル交換飽和移動(Multi-Pool Chemical Exchange Saturation Transfer, CEST)MRIは、貴重な代謝情報を提供するが、長期取得によって臨床的に制限される。
スパースサンプリングは走査時間を短縮するが、限られたデータから高分解能Zスペクトルを再構成することは不適切な逆問題である。
従来の補間と一般的なインプリシットニューラルRep-Resentations(INR)は、しばしば物理的制約を欠き、スペクトルアーティファクトや物理的に無効な信号をもたらす。
そこで我々は,CEST再構成を暗黙的な連続座標学習による自己監督的再構成タスクとして定式化する物理インフォームドフレームワークであるLorentz Encoding (LE)を提案する。
一般的な位置符号化とは異なり、LEはスパース座標をパラメトリックローレンツプロファイルと学習可能な基底関数の組み合わせによって支配される物理的に制約された空間に射影することで連続スペクトル写像を正規化する。
このメカニズムは、ノイズを効果的に低減し、物理モデルとの整合性を強制する。
生体内ヒト脳データを用いた実験では、LEは最先端の手法よりも著しく優れていることが示された。
具体的には39ポイントのサンプリング戦略の下で、LEは57.58dBのPSNRと0.9994のSSIMを達成する。
さらに、学習された物理インフォームドエンコーディングは、潜在空間において連続的に幾何学的に順序付けられた軌道を形成し、正確な定量的メタボライトマッピング(APT, NOE, MT)を保証する。
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