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29.04.2017 | Original Article | Ausgabe 8/2017

International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery 8/2017

Versatile, robust, and efficient tractography with constrained higher-order tensor fODFs

Zeitschrift:
International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery > Ausgabe 8/2017
Autoren:
Michael Ankele, Lek-Heng Lim, Samuel Groeschel, Thomas Schultz
Wichtige Hinweise
This work was supported by the DFG under Grant SCHU 3040/1-1. LHL is supported by AFOSR FA9550-13-1-0133, DARPA D15AP00109, NSF IIS 1546413, DMS 1209136, and DMS 1057064.

Abstract

Purpose

Develop a multi-fiber tractography method that produces fast and robust results based on input data from a wide range of diffusion MRI protocols, including high angular resolution diffusion imaging, multi-shell imaging, and clinical diffusion spectrum imaging (DSI)

Methods

In a unified deconvolution framework for different types of diffusion MRI protocols, we represent fiber orientation distribution functions as higher-order tensors, which permits use of a novel positive definiteness constraint (H-psd) that makes estimation from noisy input more robust. The resulting directions are used for deterministic fiber tracking with branching.

Results

We quantify accuracy on simulated data, as well as condition numbers and computation times on clinical data. We qualitatively investigate the benefits when processing suboptimal data, and show direct comparisons to several state-of-the-art techniques.

Conclusion

The proposed method works faster than state-of-the-art approaches, achieves higher angular resolution on simulated data with known ground truth, and plausible results on clinical data. In addition to working with the same data as previous methods for multi-tissue deconvolution, it also supports DSI data.

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