定量的異方性によって改善される決定論的拡散繊維追跡

拡散MRIトラクトグラフィーは、脳領域間の接続をマッピングするための有用で人気のあるツールとして浮上しています。この研究では、決定論的繊維追跡を促進する際の定量的異方性（QA）のパフォーマンスを調べました。2つのファントム研究が実施されました。最初のファントム研究では、分数異方性（FA）、一般化された派ional異方性（GFA）、およびさまざまな部分体積効果に対するQAの感受性を調べました。2番目のファントム研究では、FA支援、GFA支援、およびQA支援のトラクトグラフィーの空間分解能を調べました。弓状の束を追跡するためにin vivo研究が実施され、取得と分析の設定を盲目にする2人の脳神経外科医が誤ったトラックを特定するために招待されました。ファイバー追跡の支援におけるQAのパフォーマンスを、T1強調画像からのFA、GFA、および解剖学的情報と比較しました。私たちの最初のファントム研究は、QAが交差繊維と自由水の部分的な体積効果に敏感ではないことを示し、それが堅牢な指標であることを示唆しています。2番目のファントム研究は、QA支援トラクトグラフィーがFA支援およびGFA支援のトラクトグラフィーよりも優れた解像度を持っていることを示しました。私たちの生体内研究はさらに、QA支援のトラクトグラフィーがFA支援、GFA支援、および解剖学的支援のトラクトグラフィーよりも優れていることを示しました。シェルスキーム（HARDI）では、FA支援、GFA支援、および解剖学的支援のトラクトグラフィーは、それぞれ30.7％、32.6％、および24.45％の偽トラックの24.45％であり、QA支援トラクトグラフィーは16.2％です。グリッドスキーム（DSI）では、FA支援、GFA支援、および解剖学的支援のトラクトグラフィーは、それぞれ12.3％、9.0％、および10.93％であり、QA支持トラクトグラフィーは4.43％です。QAに支援された決定論的ファイバー追跡は、ファイバー追跡研究を支援し、ヒトコネクティックの進歩を促進する可能性があります。

Diffusion MRI tractography has emerged as a useful and popular tool for mapping connections between brain regions. In this study, we examined the performance of quantitative anisotropy (QA) in facilitating deterministic fiber tracking. Two phantom studies were conducted. The first phantom study examined the susceptibility of fractional anisotropy (FA), generalized factional anisotropy (GFA), and QA to various partial volume effects. The second phantom study examined the spatial resolution of the FA-aided, GFA-aided, and QA-aided tractographies. An in vivo study was conducted to track the arcuate fasciculus, and two neurosurgeons blind to the acquisition and analysis settings were invited to identify false tracks. The performance of QA in assisting fiber tracking was compared with FA, GFA, and anatomical information from T1-weighted images. Our first phantom study showed that QA is less sensitive to the partial volume effects of crossing fibers and free water, suggesting that it is a robust index. The second phantom study showed that the QA-aided tractography has better resolution than the FA-aided and GFA-aided tractography. Our in vivo study further showed that the QA-aided tractography outperforms the FA-aided, GFA-aided, and anatomy-aided tractographies. In the shell scheme (HARDI), the FA-aided, GFA-aided, and anatomy-aided tractographies have 30.7%, 32.6%, and 24.45% of the false tracks, respectively, while the QA-aided tractography has 16.2%. In the grid scheme (DSI), the FA-aided, GFA-aided, and anatomy-aided tractographies have 12.3%, 9.0%, and 10.93% of the false tracks, respectively, while the QA-aided tractography has 4.43%. The QA-aided deterministic fiber tracking may assist fiber tracking studies and facilitate the advancement of human connectomics.