Manifold-aware synthesis of high-resolution diffusion from structural imaging
Notice bibliographique
Résumé
The physical and clinical constraints surrounding diffusion-weighted imaging (DWI) often limit the spatial resolution of the produced images to voxels up to eight times larger than those of T1w images. The detailed information contained in accessible high-resolution T1w images could help in the synthesis of diffusion images with a greater level of detail. However, the non-Euclidean nature of diffusion imaging hinders current deep generative models from synthesizing physically plausible images. In this work, we propose the first Riemannian network architecture for the direct generation of diffusion tensors (DT) and diffusion orientation distribution functions (dODFs) from high-resolution T1w images. Our integration of the log-Euclidean Metric into a learning objective guarantees, unlike standard Euclidean networks, the mathematically-valid synthesis of diffusion. Furthermore, our approach improves the fractional anisotropy mean squared error (FA MSE) between the synthesized diffusion and the ground-truth by more than 23% and the cosine similarity between principal directions by almost 5% when compared to our baselines. We validate our generated diffusion by comparing the resulting tractograms to our expected real data. We observe similar fiber bundles with streamlines having <3% difference in length, <1% difference in volume, and a visually close shape. While our method is able to generate diffusion images from structural inputs in a high-resolution space within 15 s, we acknowledge and discuss the limits of diffusion inference solely relying on T1w images. Our results nonetheless suggest a relationship between the high-level geometry of the brain and its overall white matter architecture that remains to be explored.
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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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».