摘要
超低场(ULF)床旁磁共振成像(PoC MRI)因其便携性和低成本，为改善医学影像可及性提供了有前景的途径。然而，ULF MRI的诊断效用目前受到较低图像质量的限制，特别是在信噪比、分辨率和对比度方面。为解决这一问题，我们引入了SynPoC，一种旨在通过合成类似高场MRI的图像来增强ULF MRI的生成式扩散模型。SynPoC采用条件对抗扩散框架，利用噪声和特定对比度特征来建模场间表征。我们在包含180名参与者的多中心数据集上评估了SynPoC，参与者包括健康个体和患有各种脑部疾病的患者。增强后的图像展现出改进的解剖清晰度和与相应高场MRI的结构对齐性，这得到了定量和体积分析的支持。我们的模型在图像质量增强和研究应用方面展现出前景；然而，与其他生成式方法一样，存在产生幻觉或误导性特征的非零风险，特别是在低信噪比边界和精细结构附近。因此，我们提供同步的逐层比较视频(3T、PoC、SynPoC)，以帮助读者检查，并强调在没有额外保障和验证的情况下，SynPoC不应用于诊断决策。在用于诊断前需要进一步验证。
数据可用性
评估本文结论所需的所有数据均存在于论文和/或补充材料中。为便于对关键结果进行逐层比较，我们还提供了展示PoC、SynPoC和3T图像并排轴向视图的视频演示，这些内容作为补充材料的一部分。原始MRI数据集及其相关注释因患者隐私义务和机构规定而受到限制。这些数据集包括内部和外部来源，已获得必要的机构许可和机构审查委员会(IRB)批准，因此不公开提供。然而，有兴趣的研究人员可直接联系通讯作者，为非商业和学术目的申请获取支持本研究发现的数据。
致谢
本研究获得澳大利亚国家成像设施(NIF)和Hyperfine公司的资金支持。作者感谢NIF(国家合作研究基础设施战略(NCRIS)能力)在莫纳什生物医学成像中心、莫纳什大学提供的设施以及科学和技术支持。
作者信息
作者注：Kh Tohidul Islam和Sanuwani Dayarathna对本工作贡献相等。
作者单位：
- 莫纳什大学莫纳什生物医学成像中心，澳大利亚维多利亚州克莱顿
- 澳大利亚国家成像设施，昆士兰州布里斯班
- 莫纳什大学神经科学系，澳大利亚维多利亚州克莱顿
- 阿尔弗雷德医院放射科，澳大利亚维多利亚州墨尔本
- 昆士兰大学赫斯顿成像研究中心，澳大利亚昆士兰州布里斯班
- 昆士兰大学电气工程与计算机科学学院，澳大利亚昆士兰州布里斯班
- 南澳大利亚健康与医学研究所，澳大利亚南澳大利亚州阿德莱德
- 昆士兰科技大学临床科学学院，澳大利亚昆士兰州布里斯班
- 皇家珀斯医院David Hartley放射学讲席，澳大利亚西澳大利亚州珀斯
- 西澳大利亚大学医学院，澳大利亚西澳大利亚州珀斯
- 莫纳什大学数据科学与人工智能中心，澳大利亚维多利亚州克莱顿
- 南澳大利亚卫生部SA医学成像，澳大利亚南澳大利亚州阿德莱德
- 莫纳什大学外科系，澳大利亚维多利亚州克莱顿
- 皇家阿德莱德医院神经科，澳大利亚南澳大利亚州阿德莱德
作者贡献：
概念化：K.T.I.、S.D和Z.C.；数据整理：K.T.I.、S.D、P.Z.、A.D、S.B、H.K和G.D.；形式分析：K.T.I.、S.D.、A.D.、P.M.P.、M.L和Z.C.；资金获取：S.F.和Z.C.；研究：K.T.I.、S.D.、A.D、P.M.P.、M.L.和Z.C.；方法论：K.T.I.、S.D.、H.S和Z.C.；项目管理：P.Z.、H.K、G.D.、S.F.和Z.C.；资源：S.Z.和Z.C.；软件：K.T.I.、S.D和Z.C.；监督：A.D、P.M.P.、M.L.和Z.C.；验证：K.T.I.、M.B.、K.L.M.、P.M.P.、A.D.、G.F.E.、S.B.、M.L和Z.C.；可视化：K.T.I.、S.Z.、M.B、K.L.M、P.M.P、A.D.、G.F.E.、M.L.和Z.C.；初稿撰写：K.T.I.和S.D；审阅与编辑：K.T.I.、S.D、S.Z.、H.K、S.F.、H.S.、G.F.E、M.B.、A.D.、K.L.M.、P.M.P.、M.L和Z.C。所有作者均已阅读并同意发表版本。
伦理声明
利益冲突：作者声明无利益冲突。
伦理与参与同意：莫纳什大学人类研究伦理委员会(MUHREC)批准了本研究（批准号：32631）。
版权信息
开放获取：本文根据知识共享署名4.0国际许可协议许可，允许在任何媒体或格式中使用、共享、改编、分发和复制，只要您适当注明原作者和来源，提供知识共享许可链接，并指明是否进行了修改。
发表信息：
收到日期：2024年12月16日
接受日期：2025年12月16日
发表日期：2026年01月24日
【全文结束】
