指向场分析 (DFA)：探索扩散 MRI 中的局部白质几何结构
计算机视觉与模式识别
2017-10-17 v2 医学物理
摘要
在扩散张量成像 (DTI) 或高角分辨率扩散成像 (HARDI) 中，可以从测量的扩散加权图像中估计张量场或球函数场（例如，取向分布函数场）。在本文中，受液晶相微观理论处理的启发，我们引入了一种称为指向场分析 (DFA) 的新数学框架，以基于重建的张量场或球函数场研究白质的局部几何结构信息：1) 我们提出了一组数学工具来处理一般指向数据，这些数据由具有取向但无方向的二阶张量组成。2) 我们提出了取向有序度 (OO) 和取向离散度 (OD) 指数，分别描述单个体素或区域内球函数的排列程度和离散程度；3) 我们还展示了如何在每个表现出各向异性扩散的体素中构建局部正交坐标系；4) 最后，我们定义了三个指数来描述局部空间邻域中的三种类型的取向畸变（展曲、弯曲和扭曲），以及一个总畸变指数来描述所有三种类型的畸变。据我们所知，这是首次定量描述来自 DTI 或 HARDI 数据的一般球函数场中的取向畸变（展曲、弯曲和扭曲）的工作。所提出的 DFA 及其相关数学工具不仅可用于处理扩散 MRI 数据，还可用于处理一般指向场数据，所提出的标量指数有助于在 DTI 和 HARDI 采集过程中检测基于体素或基于纤维束的白质局部几何变化。相关代码和 DFA 教程将在 DMRITool 中发布。
引用
@article{arxiv.1706.01862,
title = {Director Field Analysis (DFA): Exploring Local White Matter Geometric Structure in diffusion MRI},
author = {Jian Cheng and Peter J. Basser},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.01862},
year = {2017}
}
备注
Accepted by Medical Image Analysis