Comparing a diffusion tensor and non-tensor approach to white matter fiber tractography in chronic stroke
Notice bibliographique
Résumé
Diffusion tensor imaging (DTI)-based tractography has been used to demonstrate functionally relevant differences in white matter pathway status after stroke. However, it is now known that the tensor model is insensitive to the complex fiber architectures found in the vast majority of voxels in the human brain. The inability to resolve intra-voxel fiber orientations may have important implications for the utility of standard DTI-based tract reconstruction methods. Intra-voxel fiber orientations can now be identified using novel, tensor-free approaches. Constrained spherical deconvolution (CSD) is one approach to characterize intra-voxel diffusion behavior. In the current study, we performed DTI- and CSD-based tract reconstruction of the corticospinal tract (CST) and corpus callosum (CC) to test the hypothesis that characterization of complex fiber orientations may improve the robustness of fiber tract reconstruction and increase the sensitivity to identify functionally relevant white matter abnormalities in individuals with chronic stroke. Diffusion weighted magnetic resonance imaging was performed in 27 chronic post-stroke participants and 12 healthy controls. Transcallosal pathways and the CST bilaterally were reconstructed using DTI- and CSD-based tractography. Mean fractional anisotropy (FA), apparent diffusion coefficient (ADC), axial diffusivity (AD), and radial diffusivity (RD) were calculated across the tracts of interest. The total number and volume of reconstructed tracts was also determined. Diffusion measures were compared between groups (Stroke, Control) and methods (CSD, DTI). The relationship between post-stroke motor behavior and diffusion measures was evaluated. Overall, CSD methods identified more tracts than the DTI-based approach for both CC and CST pathways. Mean FA, ADC, and RD differed between DTI and CSD for CC-mediated tracts. In these tracts, we discovered a difference in FA for the CC between stroke and healthy control groups using CSD but not DTI. CSD identified ipsilesional CST pathways in 9 stroke participants who did not have tracts identified with DTI. Additionally, CSD differentiated between stroke ipsilesional and healthy control non-dominant CST for several measures (number of tracts, tract volume, FA, ADC, and RD) whereas DTI only detected group differences for number of tracts. In the stroke group, motor behavior correlated with fewer diffusion metrics derived from the DTI as compared to CSD-reconstructed ipsilesional CST and CC. CSD is superior to DTI-based tractography in detecting differences in diffusion characteristics between the nondominant healthy control and ipsilesional CST. CSD measures of microstructure tissue properties related to more motor outcomes than DTI measures did. Our results suggest the potential utility and functional relevance of characterizing complex fiber organization using tensor-free diffusion modeling approaches to investigate white matter pathways in the brain after stroke.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».