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Enregistrement W3207755099 · doi:10.1101/2021.10.13.464139

An atlas of white matter anatomy, its variability, and reproducibility based on Constrained Spherical Deconvolution of diffusion MRI

2021· preprint· en· W3207755099 sur OpenAlexafffund
Ahmed Radwan, Stefan Sunaert, Kurt G. Schilling, Maxime Descoteaux, Bennett A. Landman, Mathieu Vandenbulcke, Tom Theys, Patrick Dupont, Louise Emsell

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2021
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueAdvanced Neuroimaging Techniques and Applications
Établissements canadiensUniversité de Sherbrooke
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaUniversité de SherbrookeVlaamse regeringKU LeuvenFonds Wetenschappelijk OnderzoekNational Institutes of Health
Mots-clésDiffusion MRITractographyWhite matterFornixAnatomyFractional anisotropyHuman Connectome ProjectComputer scienceReproducibilityArtificial intelligencePattern recognition (psychology)NeuroscienceCartographyPsychologyBiologyMedicineMagnetic resonance imagingMathematicsRadiologyFunctional connectivity

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Virtual dissection of white matter (WM) using diffusion MRI tractography is confounded by its poor reproducibility. Despite the increased adoption of advanced reconstruction models, early region-of-interest driven protocols based on diffusion tensor imaging (DTI) remain the dominant reference for virtual dissection protocols. Here we bridge this gap by providing a comprehensive description of typical WM anatomy reconstructed using a reproducible automated subject-specific parcellation-based approach based on probabilistic constrained-spherical deconvolution (CSD) tractography. We complement this with a WM template in MNI space comprising 68 bundles, including all associated anatomical tract selection labels and associated automated workflows. Additionally, we demonstrate bundle inter- and intra-subject variability using 40 (20 test-retest) datasets from the human connectome project (HCP) and 5 sessions with varying b-values and number of b-shells from the single-subject Multiple Acquisitions for Standardization of Structural Imaging Validation and Evaluation (MASSIVE) dataset. The most reliably reconstructed bundles were the whole pyramidal tracts, primary corticospinal tracts, whole superior longitudinal fasciculi, frontal, parietal and occipital segments of the corpus callosum and middle cerebellar peduncles. More variability was found in less dense bundles, e.g., the first segment of the superior longitudinal fasciculus, fornix, dentato-rubro-thalamic tract (DRTT), and premotor pyramidal tract. Using the DRTT as an example, we show that this variability can be reduced by using a higher number of seeding attempts. Overall inter-session similarity was high for HCP test-retest data (median weighted-dice = 0.963, stdev = 0.201 and IQR = 0.099). Compared to the HCP-template bundles there was a high level of agreement for the HCP test-retest data (median weighted-dice = 0.747, stdev = 0.220 and IQR = 0.277) and for the MASSIVE data (median weighted-dice = 0.767, stdev = 0.255 and IQR = 0.338). In summary, this WM atlas provides an overview of the capabilities and limitations of automated subject-specific probabilistic CSD tractography for mapping white matter fasciculi in healthy adults. It will be most useful in applications requiring a highly reproducible parcellation-based dissection protocol, as well as being an educational resource for applied neuroimaging and clinical professionals. Graphical abstract (Top) shows the FWT pipeline for both CSTs, AF, and motor CC bundles. (Left to right) show the required input structural parcellation maps and a priori atlases for FWT and the resulting virtual dissection include/exclude VOIs. FWT provides two approaches to virtual dissection: (1) is a bundle-specific approach where streamlines are only seeded for the bundle of interest, (2) is a whole brain tractography followed by streamlines segmentation, (top right) shows output tractograms. (Middle) Group-averaged T1 and fODF images are generated from the HCP test-retest data, and FWT is applied to generate the HCP-atlas using the bundle-specific approach (1*). FWT’s whole brain tracking and segmentation approach (2*) was applied to the HCP and MASSIVE dataset (right and left) and conducted model-based, and pair-wise similarity analyses and generated voxel-wise cumulative maps per bundle. FWT= Fun With Tracts, FS= FreeSurfer, MSBP= MultiScaleBrainParcellator, PD25= NIST Parkinson’s histological, JHU= John’s Hopkins university, Juelich= Juelich university histological atlas, AC/PC= anterior commissure/posterior commissure) UKBB= UK Biobank, SUIT (spatially unbiased cerebellar atlas template), dMRI= diffusion magnetic resonance imaging, CSD= constrained spherical deconvolution, fODF= fiber orientation distribution function, CST= corticospinal tract, AF= arcuate fasciculus, CC= corpus callosum, HCP= human connectome project, MASSIVE= Multiple acquisitions for standardization of structural imaging validation and evaluation.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,011

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0020,002
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

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.

Tête enseignante Opus0,024
Tête enseignante GPT0,291
Écart entre enseignants0,267 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations3
Publié2021
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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