Optimization and machine learning in MRI: Applications in rapid mr image reconstruction and encoding models of cortical representations

Manyetik rezonans görüntüleme (MRG) klinisyenler ve araştırmacılar tarafından vücut anatomisi ve sinirsel işlevi resmetmede yaygın olarak kullanılan müdahalesiz bir tıbbi görüntüleme yöntemidir. Fakat, görüntülemenin uzun sürüşü büyük bir problem olmaya devam etmektedir. Yakın zamanda, toplanan MRG sinyallerinin miktarını azaltarak ciddi bir hız artışına sebep olan birkaç teknik geliştirildi. Bu teknikler temelde birtakım düzenlenmiş optimizasyon problemleri çözümü gerektiren gelişmiş sinyal rekonstrüksiyon prosedürleri içermekte ve hızlandırılmış MRG'nin klinik uygulamalarda benimsenmesi bu problemlere getirilecek öz-ayar çözümlerine ciddi derecede dayanmaktadır. Ote yandan, bilişsel nörobilimdeki yeni deneysel yaklaşımlar insanların gündelik hayatta başlarından geçenlere oldukça benzeyen doğal işitsel-görsel uyaranların kullanımını teşvik etmektedir. Ancak, bu modern paradigmalar kaçınılmaz olarak büyük miktarda gömülü bilginin ortaya çıkarılması için gelişmiş istatistiksel ve sayısal tekniklerin kullanımını gerektiren devasa fonksiyonel MRG (fMRG) veri kümelerinin ortaya çıkmasına yol açmaktadır. Bu çalışmada hızlandırılmış MRG için yeni ve etkili bir veri-güdümlü öz-ayar rekonstrüksiyon metodu ileri sürüyoruz. Ileri sürülen metodun çeşitli temsili ve canlı üzerinde elde edilmiş (in vivo) veri kümeleri ve çeşitli görüntüleme konfigürasyonları altında üstün performans ortaya koyduğunu gösteriyoruz. Ayrıca, doğal filmlerdeki yüzlerce eylem kategorisinin beyindeki sinirsel temsilini ve bunların dikkate dayalı değişimlerini fMRG ile incelemek için istatistiksel analiz teknikleri geliştirdik. Son olarak beyindeki anlamsal bilgi entegrasyonunun zamansal kapsamını ölçmek ve dikkate dayalı değişimlerini doğal hikaye dinleme deneyinde toplanmış fMRG verisi kullanarak incelemek için modele dayalı bir altyapı geliştirdik. Ozetle, bu tezde ortaya konan metodolojik ve analitik yaklaşımlar hızlandırılmış MRG'nin klinik kullanımına ve gündelik hayatta beynin işleyişini anlamamıza büyük katkı sağlamaktadır.