Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > eess > arXiv:2508.14950

帮助 | 高级搜索

电气工程与系统科学 > 图像与视频处理

arXiv:2508.14950 (eess)
[提交于 2025年8月20日 ]

标题: 生成对抗网络在4D流动MRI超分辨率中的潜力与挑战

标题: Potential and challenges of generative adversarial networks for super-resolution in 4D Flow MRI

Authors:Oliver Welin Odeback, Arivazhagan Geetha Balasubramanian, Jonas Schollenberger, Edward Ferdiand, Alistair A. Young, C. Alberto Figueroa, Susanne Schnell, Outi Tammisola, Ricardo Vinuesa, Tobias Granberg, Alexander Fyrdahl, David Marlevi
摘要: 4D流动磁共振成像(4D Flow MRI)能够无创地量化血流和血流动力学参数。然而,由于空间分辨率低和噪声问题,其临床应用受到限制,特别是在近壁速度测量方面。基于机器学习的超分辨率在解决这些限制方面显示出前景,但仍然存在挑战,尤其是在恢复近壁速度方面。生成对抗网络(GANs)提供了一个有吸引力的解决方案,在非医学超分辨率任务中表现出强大的恢复清晰边界的能力。然而,它们在4D Flow MRI中的应用尚未被探索,实现上受到已知问题的挑战,如训练不稳定和不收敛。在本研究中,我们研究了基于GAN的4D Flow MRI超分辨率。训练和验证使用了患者特异性脑血管体外模型,通过MR真实重建流程转换为合成图像。实施并评估了一种专用的GAN架构,涵盖了三种对抗损失函数:Vanilla、Relativistic和Wasserstein。我们的结果表明,与非对抗性参考相比,所提出的GAN提高了近壁速度恢复(vNRMSE:6.9% vs.9.6%);然而,实现细节对于稳定的网络训练至关重要。与仅生成器训练相比,Vanilla和Relativistic GAN显示不稳定(vNRMSE:8.1%和7.8% vs.7.2%),而Wasserstein GAN表现出最佳稳定性并有逐步改进(vNRMSE:6.9% vs.7.2%)。Wasserstein GAN在低信噪比下进一步优于仅生成器基线(vNRMSE:8.7% vs.10.7%)。这些发现突显了基于GAN的超分辨率在增强4D Flow MRI方面的潜力,特别是在具有挑战性的脑血管区域,同时强调了对抗策略的精心选择的必要性。
摘要: 4D Flow Magnetic Resonance Imaging (4D Flow MRI) enables non-invasive quantification of blood flow and hemodynamic parameters. However, its clinical application is limited by low spatial resolution and noise, particularly affecting near-wall velocity measurements. Machine learning-based super-resolution has shown promise in addressing these limitations, but challenges remain, not least in recovering near-wall velocities. Generative adversarial networks (GANs) offer a compelling solution, having demonstrated strong capabilities in restoring sharp boundaries in non-medical super-resolution tasks. Yet, their application in 4D Flow MRI remains unexplored, with implementation challenged by known issues such as training instability and non-convergence. In this study, we investigate GAN-based super-resolution in 4D Flow MRI. Training and validation were conducted using patient-specific cerebrovascular in-silico models, converted into synthetic images via an MR-true reconstruction pipeline. A dedicated GAN architecture was implemented and evaluated across three adversarial loss functions: Vanilla, Relativistic, and Wasserstein. Our results demonstrate that the proposed GAN improved near-wall velocity recovery compared to a non-adversarial reference (vNRMSE: 6.9% vs. 9.6%); however, that implementation specifics are critical for stable network training. While Vanilla and Relativistic GANs proved unstable compared to generator-only training (vNRMSE: 8.1% and 7.8% vs. 7.2%), a Wasserstein GAN demonstrated optimal stability and incremental improvement (vNRMSE: 6.9% vs. 7.2%). The Wasserstein GAN further outperformed the generator-only baseline at low SNR (vNRMSE: 8.7% vs. 10.7%). These findings highlight the potential of GAN-based super-resolution in enhancing 4D Flow MRI, particularly in challenging cerebrovascular regions, while emphasizing the need for careful selection of adversarial strategies.
评论: 23页,9图
主题: 图像与视频处理 (eess.IV) ; 机器学习 (cs.LG)
引用方式: arXiv:2508.14950 [eess.IV]
  (或者 arXiv:2508.14950v1 [eess.IV] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.14950
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Oliver Welin Odeback Mr [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 2025 年 8 月 20 日 12:07:23 UTC (13,856 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
eess.IV
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-08
切换浏览方式为:
cs
cs.LG
eess

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号