Design and evaluation of a diffusion MRI fibre phantom using 3D printing
Notice bibliographique
Résumé
Diffusion weighted magnetic resonance imaging (dMRI) has enabled the in vivo imaging of structures with a highly fibrous composition, such as brain white matter due to the ability to detect the hindered and restricted diffusion of water along its defined tracts. In order to increase this non-invasive technique’s sensitivity to the intricate fibrous structure and to better calibrate diffusion pulse sequences and validate fibre reconstruction modelling techniques, physical diffusion phantoms have been developed. These phantoms have a known structure and diffusion behaviour. This work aims to simplify the process of creating complex fibre-based diffusion phantoms using 3D printing material to model and mimic brain white matter fiber architecture for dMRI. We make use of a printing material consisting of a mixture of polyvinyl alcohol (PVA) and a rubber-elastomeric polymer (Gel-Lay by Poro-Lay), printed using a fused deposition modelling (FDM) printer. It is 3D printed as a rigid object but, following immersion in room-temperature water, the PVA dissolves away leaving behind the porous rubber-elastomeric polymer component to mimic the structure of brain white matter tracts. To test the validity of the methodology, two preliminary main phantoms were created: a linear 10mm × 10mm × 30mm block phantom and an orthogonal fibercrossing phantom where two blocks cross at a 90-degree angle. This was followed by creating 3 disk phantoms with fibres crossing at 30, 60 and 90 degrees. Results demonstrate reproducible high diffusion anisotropy (FA= 0.56 and 0.60) for the phantoms aligned with the fibre direction for the preliminary linear blocks. With multi-fibre ball & stick modelling in the orthogonal fibre-crossing phantom and the disk phantoms at 30, 60 and 90 degrees, image post-processing yielded crossing fibre populations that reflected the known physical architecture. These preliminary results reveal the potential of 3D-printed phantoms to validate fibre-reconstruction models and optimize acquisition protocols, paving the way for more complex phantoms and the investigation of long-term stability and reproducibility.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,002 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».