Robust thalamic nuclei segmentation method based on local diffusion magnetic resonance properties
Notice bibliographique
Résumé
The thalamus is an essential relay station in the cortical-subcortical connections. It is characterized by a complex anatomical architecture composed of numerous small nuclei, which mediate the involvement of the thalamus in a wide range of neurological functions. We present a novel framework for segmenting the thalamic nuclei, which explores the orientation distribution functions (ODFs) from diffusion magnetic resonance images at 3 T. The differentiation of the complex intra-thalamic microstructure is improved by using the spherical harmonic (SH) representation of the ODFs, which provides full angular characterization of the diffusion process in each voxel. The clustering was performed using the k-means algorithm initialized in a data-driven manner. The method was tested on 35 healthy volunteers and our results show a robust, reproducible and accurate segmentation of the thalamus in seven nuclei groups. Six of them closely matched the anatomy and were labeled as anterior, ventral anterior, medio-dorsal, ventral latero-ventral, ventral latero-dorsal and pulvinar, while the seventh cluster included the centro-lateral and the latero-posterior nuclei. Results were evaluated both qualitatively, by comparing the segmented nuclei to the histological atlas of Morel, and quantitatively, by measuring the clusters' extent and the clusters' spatial distribution across subjects and hemispheres. We also showed the robustness of our approach across different sequences and scanners, as well as intra-subject reproducibility of the segmented clusters using additional two scan-rescan datasets. We also observed an overlap between the path of the main long-connection tracts passing through the thalamus and the spatial distribution of the nuclei identified with our clustering algorithm. Our approach, based on SH representations of the ODFs, outperforms the one based on angular differences between the principle diffusion directions, which is considered so far as state-of-the-art method. Our findings show an anatomically reliable segmentation of the main groups of thalamic nuclei that could be of potential use in many clinical applications.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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 ».