融合白质fMRI的dMRI纤维追踪重建研究

作者：董小凤; 杨智鹏^*; 吴锡

来源：中国生物医学工程学报, 2021, 40(04): 419-428.

• 纤维追踪成像
• 功能磁共振成像(fMRI)
• 白质
• 弥散磁共振成像(dMRI)
• 粒子滤波

基于弥散磁共振成像(dMRI)的纤维束重建,是分析大脑白质结构的主要工具。现有的纤维追踪成像算法受dMRI分辨率及成像机理约束,在构建大脑白质灰质边界区域的纤维时成像性能和准确性大大下降。为克服该缺陷,提出一种结合功能磁共振成像(fMRI)的新型dMRI纤维追踪成像算法。该算法引入表征白质中fMRI信号各向异性的空间相关张量间接描述纤维束的几何结构信息,结合粒子滤波理论估算追踪下一体素的方向概率分布,重建可靠连接白质灰质边界区域的三维结构。将所提出算法在8位成年人视觉刺激的功能图像上进行追踪成像实验,每例重建800根纤维,重建纤维的平均长度可达(18.47±1.82) mm,沿白质灰质界面流线端点的覆盖率为25.15%±1.86%。通过在视放射区域与DWI重建结果对比可看出,所提出的方法可有效重建大脑白质纤维路径,特别对由于部分容积效应导致对灰白质交界面纤维束重建存在较大误差的区域,较现有方法可获得更准确效果。

• 单位
  电子工程学院; 成都信息工程大学