Using Synthetic Training Data in Neural Networks for the Estimation of Fiber Orientation Distribution Functions from Single Shell Data

人类连接体项目 计算机科学 人工智能 磁共振弥散成像 人工神经网络 体素 背景(考古学) 基本事实 方向(向量空间) 扫描仪 模式识别(心理学) 反褶积 计算机视觉 合成数据 算法 磁共振成像 数学 医学 古生物学 几何学 放射科 神经科学 功能连接 生物
作者
Amelie Rauland,Dorit Merhof
标识
DOI:10.1109/isbi53787.2023.10230737
摘要

Several studies have investigated the possibility of predicting the fiber orientation distribution function (fODF), which is obtained using the very accurate multi-shell multi-tissue constrained spherical deconvolution (MT-CSD) from single-shell or low angular resolution multi-shell diffusion magnetic resonance imaging (dMRI) data using deep learning.While all these approaches show promising results, the vast majority have in common that they require multi-shell high angular resolution diffusion imaging (HARDI) data to calculate the ground truth fODF using the MT-CSD for training their networks. This data, however, is difficult to acquire in a clinical context and it is yet unclear how well networks trained on data acquired on a certain scanner with a certain protocol would generalize to different data.In this work, we address these shortcomings and present a method that can estimate an accurate fODF from single-shell diffusion data without the need for multi-shell data for training. This is achieved by generating patient-, acquisition-and scanner-specific synthetic single voxel diffusion signals with a known ground truth fODF from single shell data that can be used to train the neural network. The trained network will then be applied to the real patient data to predict the fODF with a quality standard close to that of an MT-CSD and the ability to determine if white matter (WM) is present in the underlying voxel.The approach is evaluated on 20 subjects from the Human Connectome Project (HCP) for all three shells (b=1000, 2000, 3000 s/mm 2 ). When comparing both this approach and a single shell constrained spherical deconvolution (CSD) to the results of the MT-CSD, this work outperforms the single shell CSD in terms of the angular correlation coefficient and root mean squared error on all three shells.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
无聊的怀绿完成签到 ,获得积分10
刚刚
汉堡包应助沐沐采纳,获得30
1秒前
可爱的函函应助饱满白易采纳,获得30
2秒前
怜寒完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
桐桐应助棉棉采纳,获得10
3秒前
3秒前
ycl发布了新的文献求助10
3秒前
体贴曹曹完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
yyyyy发布了新的文献求助30
4秒前
中科路2020完成签到,获得积分10
4秒前
NexusExplorer应助嘻嘻嘻h采纳,获得10
4秒前
polkmn发布了新的文献求助10
4秒前
狗大王完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
5秒前
天真少年发布了新的文献求助10
5秒前
小猫撸桨发布了新的文献求助10
6秒前
FashionBoy应助贝尔采纳,获得10
6秒前
斑斑完成签到,获得积分10
6秒前
脑洞疼应助贝尔采纳,获得10
6秒前
yc完成签到,获得积分20
6秒前
7秒前
7秒前
7秒前
能干的cen发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
牛牛发布了新的文献求助10
8秒前
哐哐完成签到,获得积分10
8秒前
wanci应助朱志伟采纳,获得10
9秒前
tuge完成签到,获得积分20
9秒前
天真少年完成签到,获得积分10
9秒前
changlanya完成签到 ,获得积分10
9秒前
风中的奎完成签到,获得积分20
10秒前
今后应助bolierding采纳,获得10
10秒前
麦麦发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
高分求助中
Entre Praga y Madrid: los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 1000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Hope Teacher Rating Scale 600
Death Without End: Korea and the Thanatographics of War 500
Der Gleislage auf der Spur 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6089625
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7919378
关于积分的说明 16388261
捐赠科研通 5221825
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2791586
邀请新用户注册赠送积分活动 1774600
关于科研通互助平台的介绍 1649820