論文の概要: One Frame, Full Heartbeat: ECG-Free 4D Cardiac Cine MRI Synthesis via Radial-Decomposed Flow Matching

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.09185v1
• Date: Tue, 06 Oct 2026 22:36:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-08 21:58:22.635678
• Title: One Frame, Full Heartbeat: ECG-Free 4D Cardiac Cine MRI Synthesis via Radial-Decomposed Flow Matching
• Title（参考訳）: 放射分解フローマッチングによる心電図フリー4次元心臓MRI合成
• Abstract要約: 本報告では,心電図を使わずに,単一端拡張型(ED)3次元ボリュームから完全な4次元シネ配列を合成する生成フレームワークであるPyseFlow3Dについて述べる。 PhaseFlow3D は最小の EF 平均絶対誤差、唯一の正の左室容積曲線 $R2$ を達成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.224630970061252
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Cine cardiovascular magnetic resonance (CMR) captures the cardiac cycle as a four-dimensional (4D) sequence, but standard acquisition requires electrocardiogram (ECG) gating and repeated breath holds. Visual realism alone does not establish accurate patient-specific ejection fraction (EF) or ventricular volumes. We present PhaseFlow3D, a generative framework that synthesizes a complete 4D cine sequence from a single end-diastolic (ED) three-dimensional (3D) volume without ECG. To capture asymmetric systolic and diastolic dynamics, it represents the cardiac cycle as a piecewise linear phase anchored at ED and end-systolic (ES) time points. At inference, a population-level canonical template supplies this phase without patient-specific temporal information. A phase-conditioned rectified flow model generates a cardiac motion trajectory in latent space. Radial Contraction Decomposition converts each latent state into a 3D displacement field, combining a physics-informed radial component for centripetal myocardial contraction with an image-conditioned residual for rotation and out-of-plane motion. Each frame is generated by directly warping the ED volume, bypassing variational autoencoder decoding. On the combined ACDC and M&Ms benchmark, PhaseFlow3D achieves the lowest EF mean absolute error, the only positive left-ventricular volume-curve $R^2$, and the best distributional quality among compared methods. Ablations confirm each component's contribution. Downstream evaluations demonstrate the utility of the synthesized sequences and displacement fields for segmentation, pathology classification, label propagation, and myocardial strain analysis.
• Abstract（参考訳）: CMR (Cine Cardiovascular magnetic resonance) は、心臓循環を4次元(4D)のシーケンスとして捉えるが、標準的な取得には心電図(ECG)のゲーティングと繰り返し呼吸の保持が必要である。 視覚的リアリズムだけでは、正確な患者特異的放出率(EF)や心室容積を確立しない。 本報告では,心電図を使わずに,単一端拡張型(ED)3次元ボリュームから完全な4次元シネ配列を合成する生成フレームワークであるPyseFlow3Dについて述べる。 非対称な収縮期および拡張期力学を捉えるために、心循環をEDとエンドシストリック(ES)の時間点に固定された一回りの線形位相として表現する。 推測において、集団レベルの標準テンプレートはこのフェーズを患者固有の時間情報なしで供給する。 位相条件整流モデルにより、潜時空間における心臓運動軌跡が生成される。 ラジアル収縮分解(Radial Contraction Decomposition)は、各潜伏状態を3次元変位場に変換し、遠心性心筋収縮のための物理インフォームドラジアル成分と、回転および外面運動のための画像条件残留物とを結合する。 各フレームは、EDボリュームを直接ワープし、変分オートエンコーダ復号をバイパスすることによって生成される。 ACDCとM&Msを併用したベンチマークでは、フェーズFlow3DはEF平均絶対誤差が最低値、左室容積曲線が唯一の正の$R^2$、比較法で最高の分布品質を達成している。 アブレーションは各コンポーネントのコントリビューションを確認します。 下流評価では, セグメンテーション, 病理分類, ラベル伝播, 心筋ひずみ解析における合成配列と変位場の有用性が示された。

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