DIPY: Brain tissue classification
Notice bibliographique
Résumé
DMRI is used for creating visual representations of the structural connectivity of the brain, also known as tractography. Research has shown that using a tissue classifier can be of great benefit to create more accurate representations of the underlying connections [1] The aim of this project was to implement an image segmentation algorithm in DIPY [2] for classifying the different tissue types of the brain using structural T1 weighted images (T1-w) and diffusion MRI images (dMRI), and to incorporate the resulting tissue probability maps for Anatomically-Constrained Tractography (ACT) [3] We used Diffusion Power Maps (DPMs), which are scalar maps that are calculated from dMRI data and have a tissue contrast similar to the T1-w. By performing the tissue classification on dMRI derived scalar maps, the T1-w to dMRI registration step can be avoided. We used a Bayesian approach for the segmentation in a similar fashion than the methods proposed in [4] and [5] by applying the Max-imum-A-Posteriori (MAP) procedure. The prior probability was modeled with Markov Random Fields (MRF). The MRF distribution was modeled as a Gibbs distribution. We used the Expectation Maximization (EM) algorithm to update the tissue labels at each site and to update the parameters of the log-likelihood in all iterations. The first row of Fig. 21 shows the tissue classification on T1-w, the initial segmentation based on maximum likelihood and the final segmentation after 10 iterations and beta=0.1. Beta determines the weight of the neighborhood in the MRF model. These two parameters were tuned and validated by permuting 42 different combinations and calculating the Jaccard index between the segmentation of the proposed method against manually segmented brains from the IBSR dataset [http://www.nitrc.org/projects/ibsr]. The second row of Fig. 21 shows the probability maps of the three main tissue classes of the brain. The top row of Fig. 22 shows on the left the Diffusion Power Map (DPM), followed by its tissue classification and the streamlines from the corpus callosum reconstructed with ACT. The bottom row of Fig. 22 shows the tissue probability maps of the segmentation performed on a DPM. Example segmentations on T1 images Example segmentations on Difussion Power Maps (DPM) We developed a segmentation algorithm based on a Bayesian framework by using the MAP-MRF approach and EM. The algorithm was tested on T1-w as well as on DPMs [6] The tissue specific probability maps from both the T1-w and the DPMs were then used for ACT. We were able to successfully run ACT with the tissue probability maps derived from the DPMs. More information about this project can be found at: https://github.-com/villalonreina/dipy/tree/pve None. Julio E. Villalon-Reina and Eleftherios Garyfallidis performed the project and wrote the report. The authors would like to thank the organizers and attendees of the 2015 OHBM Hackathon. Julio E. Villalon-Reina was funded by Google Summer of Code 2015.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,004 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,040 | 0,034 |
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 ».