Rapid Microscopic Fractional Anisotropy Imaging via an Optimized Kurtosis Formulation
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Water diffusion anisotropy in the human brain is affected by disease, trauma, and development. Microscopic fractional anisotropy (μFA) is a diffusion MRI (dMRI) metric that can quantify water diffusion anisotropy independent of neuron fiber orientation dispersion. However, there are several different techniques to estimate μFA and few have demonstrated full brain imaging capabilities within clinically viable scan times and resolutions. Here, we present an optimized spherical tensor encoding (STE) technique to acquire μFA directly from the 2nd order cumulant expansion of the dMRI signal (i.e. diffusion kurtosis) which requires fewer powder-averaged signals than other STE fitting techniques and can be rapidly computed. We found that the optimal dMRI parameters for white matter μFA imaging were a maximum b-value of 2000 s/mm 2 and a ratio of isotropic to linear tensor encoded acquisitions of 1.7 for our system specifications. We then compared two implementations of the direct approach to the well-established gamma model in 4 healthy volunteers on a 3 Tesla system. One implementation of the direct cumulant approach used mean diffusivity (D) obtained from a 2nd order fit of the cumulant expansion, while the other used a linear estimation of D from the low b-values. Both implementations of the direct approach showed strong linear correlations with the gamma model (ρ=0.97 and ρ=0.90) but mean biases of −0.11 and −0.02 relative to the gamma model were also observed, respectively. All three μFA measurements showed good test-retest reliability (ρ≥0.79 and bias=0). To demonstrate the potential scan time advantage of the direct approach, 2 mm isotropic resolution μFA was demonstrated over a 10 cm slab using a subsampled data set with fewer powder-averaged signals that would correspond to a 3.3-minute scan. Accordingly, our results introduce an optimization procedure that has enabled clinically relevant, nearly full brain μFA in only several minutes. Highlights Demonstrated method to acquire optimal parameters for regression μFA imaging μFA measured using an optimized linear regression method at 3T First μFA comparison between direct regression approach and the gamma model Both approaches correlated strongly in white matter in healthy volunteers Nearly full brain μFA demonstrated in a 3.3-minute scan at 2 mm isotropic resolution
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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 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 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) | 0,002 | 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 ».