Enabling Complex Fibre Geometries Using 3D Printed Axon-Mimetic Phantoms
Notice bibliographique
Résumé
Purpose To introduce a method to create 3D-printed axon-mimetic phantoms with complex fibre orientations to characterise the performance of diffusion magnetic resonance imaging (MRI) models and representations in the presence of orientation dispersion. Methods An extension to an open-source 3D printing package was created to produce a set of five 3D-printed axon-mimetic (3AM) phantoms with various combinations of bending and crossing fibre orientations. A two-shell diffusion MRI scan of the five phantoms in water was performed at 9.4T. Diffusion tensor imaging (DTI), diffusion kurtosis imaging (DKI), the ball and stick model, neurite orientation density and dispersion imaging (NODDI), and Bingham-NODDI were all fit to the resulting diffusion MRI data. A ground truth map of that phantom’s crossing angles and/or arc radius was registered to the diffusion-weighted images. Metrics from each model and representation were compared to the ground-truth maps, and a quadratic regression model was fit to each combination of output metric and ground-truth metric. Results The mean diffusivity (MD) metric defined by DTI was insensitive to crossing angle but increased with fibre curvature. Axial diffusivity (AD) decreased with increasing crossing angle. DKI’s diffusivity metrics replicated the trends seen in DTI, and its mean kurtosis (MK) metric decreased with fibre curvature, except in regions with high crossing angles. The estimated stick volume fraction in the ball and stick model decreased with increasing fibre curvature and crossing angle. NODDI’s intra-neurite volume fraction was insensitive to crossing angle, and its orientation dispersion index (ODI) was correlated to crossing angle. Bingham-NODDI’s intra-neurite volume fraction was also insensitive to crossing angle, while its primary ODI (ODI P ) was also correlated to crossing angle and its secondary ODI (ODI S ) was insensitive to crossing angle. For both NODDI models, the volume fractions of the extra-neurite and CSF compartments had low reliability with no clear relationship to crossing angle. Conclusion Inexpensive 3D-printed axon-mimetic phantoms can be used to investigate the effect of fibre curvature and crossings on diffusion MRI representations and models of diffusion signal. The dependence of several representations and models on fibre dispersion/crossing was investigated. As expected, Bingham-NODDI was best able to characterise planar fibre dispersion in the phantoms.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».