SpinDoctor：一个用于扩散 MRI 仿真的 Matlab 工具箱
数值分析
2019-09-17 v2 数值分析
计算物理
摘要
异质介质中受扩散编码磁场梯度脉冲作用的复杂横向水质子磁化强度可由多室 Bloch-Torrey 偏微分方程（BTPDE）建模。近期利用 BTPDE 上的均匀化技术获得了一种称为 H-ADC 模型的时间依赖表观扩散系数（ADC）数学模型。在室间水交换可忽略的假设下，H-ADC 模型由满足时间依赖 Neumann 边界条件的扩散方程（DE）的解给出扩散介质的 ADC。本文描述了一个公开可用的称为 SpinDoctor 的 Matlab 工具箱，可用于：1）求解 BTPDE 以获得 dMRI 信号（该工具箱提供稳健拟合 dMRI 信号以获得拟合 ADC 的方法）；2）求解 H-ADC 模型的 DE 以获得 ADC；3）工具箱中还包含 ADC 的短时近似公式，用于与模拟 ADC 比较。PDE 通过 P1 有限元结合 Matlab 内置常微分方程求解例程求解。有限元网格生成使用工具箱中包含的名为 Tetgen 的外部包完成。SpinDoctor 提供以下内置选项：1）带细胞核的球形细胞；2）带髓鞘层的圆柱形细胞；3）细胞外空间（ECS），其边界为 a) 盒体或 b) 紧贴细胞包裹；4）通过弯曲和扭转对标准细胞进行变形；5）用于 BT-PDE 的可透膜（H-ADC 假设可忽略通透性）。内置的扩散编码脉冲序列包括脉冲梯度自旋回波和振荡梯度自旋回波。
引用
@article{arxiv.1902.01025,
title = {SpinDoctor: a Matlab toolbox for diffusion MRI simulation},
author = {Jing-Rebecca Li and Van-Dang Nguyen and Try Nguyen Tran and Jan Valdman and Bang Cong Trang and Khieu Van Nguyen and Vu Duc Thach Son and Hoang An Tran and Hoang Trong An Tran and Thi Minh Phuong Nguyen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.01025},
year = {2019}
}
备注
49 pages, 18 figures