Biophysical compartment models for single-shell diffusion MRI in the human brain: a model fitting comparison
Notice bibliographique
Résumé
. To produce microstructural parameter maps, the tensor model is usually used, despite known limitations. Although compartment models have demonstrated improved fits in multi-shell dMRI data, they are rarely used for single-shell parameter maps, where their effectiveness is unclear from the literature. Here, various compartment models combining isotropic balls and symmetric tensors were fitted to single-shell dMRI data to investigate model fitting optimization and extract the most information possible. Full testing was performed in 5 subjects, and 3 subjects with multi-shell data were included for comparison. The results were tested and confirmed in a further 50 subjects. The Markov chain Monte Carlo (MCMC) model fitting technique outperformed non-linear least squares. Using MCMC, the 2-fibre-orientation mono-exponential ball and stick model (BSME2) provided artifact-free, stable results, in little processing time. The analogous ball and zeppelin model (BZ2) also produced stable, low-noise parameter maps, though it required much greater computing resources (50 000 burn-in steps). In single-shell data, the gamma-distributed diffusivity ball and stick model (BSGD2) underperformed relative to other models, despite being an often-used software default. It produced artifacts in the diffusivity maps even with extremely long processing times. Neither increased diffusion weighting nor a greater number of gradient orientations improvedBSGD2fits. In white matter (WM), the tensor produced the best fit as measured by Bayesian information criterion. This result contrasts with studies using multi-shell data. However, in crossing fibre regions the tensor confounded geometric effects with fractional anisotropy (FA): the planar/linear WM FA ratio was 49%, whileBZ2andBSME2retained 76% and 83% of restricted fraction, respectively. As a result, theBZ2andBSME2models are strong candidates to optimize information extraction from single-shell dMRI studies.
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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 | 0,003 | 0,011 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».