GPU-Accelerated Reconstruction of T2 Maps in Magnetic Resonance Imaging

Simple item page
dc.contributor.authorMikulka, Jancs
dc.coverage.issue4cs
dc.coverage.volume2015cs
dc.date.accessioned2020-08-04T11:01:15Z
dc.date.available2020-08-04T11:01:15Z
dc.date.issued2015-08-12cs
dc.description.abstractThe main tissue parameters targeted by MR tomography include, among others, relaxation times T1 and T2. This paper focuses on the computation of the relaxation time T2 measured with the Spin Echo method, where the sensing coil of the tomograph provides a multi-echo signal. The maxima of these echoes must be interleaved with an exponential function, and the T2 relaxation can be determined directly from the exponential waveform. As this procedure needs to be repeated for each pixel of the scanned tissue, the processing of large images then becomes very intensive. For example, given the common resolution of 256x256 with 20 slices and five echoes at different times TE, it is necessary to reconstruct 1.3106 exponential functions. At present, such computation performed on a regular PC may last even several minutes. This paper introduces the results provided by accelerated computation based on parallelization and carried out with a graphics card. By using the simple method of linear regression, we obtain a processing time of less than 36 ms. Another effective option consists in the Levenberg-Marquardt algorithm, which enables us to reconstruct the same image in 96 ms. This period is at least 900 times shorter than that achievable with professional software. In this context, the paper also comprises an analysis of the results provided by the above-discussed techniques.en
dc.description.abstractMezi hlavní parametry tkání zobrazované magneticko-rezonanční tomografií patří například relaxační časy T1, T2, difúze a další. Tento článek je zaměřený na výpočet relaxačního času T2 měřený metodou Spin Echo. Ze snímací cívky tomografu dostaneme multi-echo signál, ve kterém jsou důležité hodnoty jednotlivých ech. Maxima ech je nutné proložit exponenciální funkcí. Z tvaru exponenciálního průběhu již lze přímo určit relaxační čas T2. Tento proces je nutné opakovat pro každý pixel snímané tkáně. Zpracování větších obrazů je potom velmi výpočetně a časově náročně. Pro příklad, při běžném rozlišení 256x256 s 20 řezy a pěti měřeních s různým časem TE je nutné rekonstruovat celkem 1,3106 exponenciálních funkcí a tím zpracovat celkem přes 6 MB dat. V dnešní době takový výpočet na běžném stolním PC může trvat až několik minut. Článek prezentuje výsledky urychlení výpočtu pomocí paralelizace s využitím grafické karty. Použitím jednoduché metody lineární regrese, na kterou je exponenciální regrese převedena je dosaženo času zpracování uvedeného trojrozměrného obrazu necelých 36 ms. Dále je použita optimalizační metoda Levenberg-Marquardt pro řešení nelineárních úloh, se kterou bylo dosaženo rekonstrukce stejného obrazu za 96 ms. To je minimálně 900 krát kratší čas ve srovnání s dostupným profesionálním software. Kromě časových srovnání jsou uvedeny i analýzy dosažených výsledků.cs
dc.formattextcs
dc.format.extent210-218cs
dc.format.mimetypeapplication/pdfcs
dc.identifier.citationMeasurement Science Review. 2015, vol. 2015, issue 4, p. 210-218.en
dc.identifier.doi10.1515/msr-2015-0029cs
dc.identifier.issn1335-8871cs
dc.identifier.other115690cs
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11012/68343
dc.language.isoencs
dc.publisherDe Gruyter Opencs
dc.relation.ispartofMeasurement Science Reviewcs
dc.relation.urihttp://www.degruyter.com/view/j/msr.2015.15.issue-4/msr-2015-0029/msr-2015-0029.xml?format=INTcs
dc.rightsCreative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 3.0 Unportedcs
dc.rights.accessopenAccesscs
dc.rights.sherpahttp://www.sherpa.ac.uk/romeo/issn/1335-8871/cs
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/cs
dc.subjectCUDA
dc.subjectSpinové echo
dc.subjectT2 relaxace
dc.subjectmagnetická rezonance
dc.subjectCUDAen
dc.subjectSpin Echoen
dc.subjectT2 relaxationen
dc.subjectmagnetic resonance imagingen
dc.titleGPU-Accelerated Reconstruction of T2 Maps in Magnetic Resonance Imagingen
dc.title.alternativeZrychlení rekonstrukce T2 map získaných magnetickou rezonancí pomocí GPUcs
dc.type.driverarticleen
dc.type.statusPeer-revieweden
dc.type.versionpublishedVersionen
sync.item.dbidVAV-115690en
sync.item.dbtypeVAVen
sync.item.insts2020.08.04 13:01:15en
sync.item.modts2020.08.04 12:15:52en
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. Ústav teoretické a experimentální elektrotechnikycs
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
Thumbnail Image
Name:
msr20150029.pdf
Size:
466.02 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
msr20150029.pdf
Download
Collections
Ústav teoretické a experimentální elektrotechniky