去噪提高了更高阶扩散指标的跨扫描和跨协议测试-重测可重复性
医学物理
2025-03-12 v1 生物物理
摘要
扩散 MRI (dMRI)-派生的定量对比的临床转化取决于可靠的可重复性，最小化同一扫描仪和跨扫描仪的变异性。本研究评估了更高阶扩散指标（超越传统扩散张量成像）在体素和区域兴趣水平上的可重复性，在 magnitude 和 complex 值 dMRI 数据上使用带有和不带有调谐和平化的去噪方法。我们在 20 名受试者中对多壳 dMRI 协议比较了同一扫描仪、跨扫描仪和跨协议变异性。我们首先评估了去噪策略对 magnitude 和 complex 数据的有效性，以减轻噪声引起的偏差和方差，提高 dMRI 参数图和可重复性。我们检验了在不同分析方法下的去噪影响，比较了基于体素的和基于区域兴趣 (ROI) 的方法。我们还评估了去噪在调和化 dMRI 跨扫描仪和协议中的作用。DTI 和 DKI 图在 MPPCA 去噪后视觉上改善，峰值数量显著减少。去噪提高了体素级可重复性，去噪后抗共轭指数的测试-重测变异性从 15-20% 降至 5-10%。Complex dMRI 去噪将噪声底降低最高可达 60%。在 ROI 分析中，去噪也提高了统计功效，样本量要求降低最高可达 40%用于检测人群间的差异。将去噪与线性-RISH 调和化结合，在体素级评估中，FA 的平行相关系数从中等可重复性提升至优秀可重复性。去噪导致数据质量和精度的提升，促进了这些先进成像技术在临床实践和大规模神经影像研究中的更广泛应用和接受。
引用
@article{arxiv.2407.18253,
title = {Denoising Improves Cross-Scanner and Cross-Protocol Test-Retest Reproducibility of Higher-Order Diffusion Metrics},
author = {Benjamin Ades-Aron and Santiago Coelho and Gregory Lemberskiy and Jelle Veraart and Steven Baete and Timothy M. Shepherd and Dmitry S. Novikov and Els Fieremans},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.18253},
year = {2025}
}