静的T2*Wiベースの被験者固有の学習を備えた超解像度生成敵ネットワークfMRI活性化における空間差感度を改善するための学習

fMRIの空間的解像度は比較的貧弱であり、機能的活動のためのより具体的な場所を示すために改善が必要です。ここでは、fMRIの機能的解像度、または空間的に隣接するが機能的に異なる応答を区別する能力を強化するために、静的T2*Wiベースの被験者固有のスーパー解像度fMRI（STSS-SRFMRI）と呼ばれる新しいスキームを提案します。このスキームは、トレーニングリファレンスとしてT2*重量画像（T2*Wi）データセットを利用する超解像度生成敵ネットワーク（SRGAN）に基づいています。スキームの有効性は、生の未処理の機能データ（RAW fMRI）から得られた活性化マップとの比較を通じて評価されました。MRI画像は、3テスラスキャナーを使用して30人の健康なボランティアから取得されました。修正されたSRGANは、元の低解像度fMRIデータから高解像度の画像シリーズを再構築します。定量的な比較のために、STSS-SRFMRIとRAW fMRI活性化マップの両方について、いくつかのメトリックが計算されました。Raw fMRI画像よりも再構築されたSTSS-SRFMRI画像の場合、2つの異なるフィンガータッピングタスクを区別する能力は有意に高かった[p = 0.00466]。結果は、STSS-SRFMRIスキームの機能的解像度が優れていることを示しています。これは、スキームが3T MRIを使用して得られたfMRI画像でより高い機能解像度を実現する潜在的なソリューションであることを示唆しています。

The spatial resolution of fMRI is relatively poor and improvements are needed to indicate more specific locations for functional activities. Here, we propose a novel scheme, called Static T2*WI-based Subject-Specific Super Resolution fMRI (STSS-SRfMRI), to enhance the functional resolution, or ability to discriminate spatially adjacent but functionally different responses, of fMRI. The scheme is based on super-resolution generative adversarial networks (SRGAN) that utilize a T2*-weighted image (T2*WI) dataset as a training reference. The efficacy of the scheme was evaluated through comparison with the activation maps obtained from the raw unpreprocessed functional data (raw fMRI). MRI images were acquired from 30 healthy volunteers using a 3 Tesla scanner. The modified SRGAN reconstructs a high-resolution image series from the original low-resolution fMRI data. For quantitative comparison, several metrics were calculated for both the STSS-SRfMRI and the raw fMRI activation maps. The ability to distinguish between two different finger-tapping tasks was significantly higher [p = 0.00466] for the reconstructed STSS-SRfMRI images than for the raw fMRI images. The results indicate that the functional resolution of the STSS-SRfMRI scheme is superior, which suggests that the scheme is a potential solution to realizing higher functional resolution in fMRI images obtained using 3T MRI.