Title of article :
Determination of Fiber Direction in High Angular Resolution Diffusion Images using Spherical Harmonics Functions and Wiener Filter
Author/Authors :
Hashemi Kamangar, M Faculty of Electrical and Computer Engineering - Babol University of Technology , Karami Mollaeia, M. R Faculty of Electrical and Computer Engineering - Babol University of Technology , Ghaderi, R Faculty of Control Engineering - Shahid Beheshti University Tehran
Abstract :
Diffusion tensor imaging (DTI) MRI is a noninvasive imaging method of the cerebral tissues whose fibers directions are not evaluated correctly in the regions of the crossing fibers. For the same reason, the high angular resolution diffusion images (HARDI) are used for estimation of the fiber direction in each voxel. One of the main methods to specify the direction of fibers is usage of the spherical deconvolution. The spherical deconvolution is a method which is very sensitive to noise and creates
negative values in the orientation distribution function (ODF) of the fiber. To solve this problem, methods such as Laplace-Beltrami regularized spherical deconvolution (LB-SD), the gradient based spherical deconvolution (GB-SD) and the constrained spherical deconvolution (CSD) are used. In this paper, the method for SD based on Wiener filter (WB-SD) is presented. Regarding the results, the direction of the crossing fibers is specified correctly. The proposed algorithm has specified the
direction of the fibers as zero degree with 4.9 standard deviation and 89.9 degree with 3.6 standard deviation against two crossing fibers with 90 degree angle.
Farsi abstract :
روش تصويربرداري ديفيوژن تانسور ام آر آي (DTI) يك روش تصويربرداري غيرمخرب از بافت‌هاي مغزي است، كه در نواحي داراي فيبرهاي متقاطع، مسير فيبرها به درستي ارزيابي نمي‌گردند. به همين دليل از تصاوير با قدرت تفكيك زاويه‌اي بالا(HARDI) براي ارزيابي مسير فيبر در هر وكسل استفاده مي‌گردد. يكي از روش‌هاي عمده براي مشخص نمودن راستاي فيبرها در هر وكسل استفاده از دي‌كانولوشن كروي مي‌باشد. دي‌كانولوشن كروي روشي است كه به نويز بسيار حساس بوده و پيك‌هاي منفي در تابع توزيع جهت(ODF) فيبر ايجاد مي‌كند. براي حل اين مشكل از روش‌هايي از قبيل دي‌كانولوشن كروي لاپلاس-بلترامي(LB-SD)، دي‌كانولوشن كروي مبتني بر گراديان(GD-SD) و دي‌كانولوشن كروي مقيد(CSD) استفاده ميشود . در اين مقاله، روشي براي دي‌كانولوشن كروي مبتني بر فيلتر واينر(WB-SD) ارائه شده است. با توجه به نتايج ، راستاي فيبرهاي متقاطع به درستي مشخص گرديده‌اند. الگوريتم پيشنهادي، راستاي فيبرها را به ازاي دو فيبر متقاطع با زاويه 90 درجه به صورت صفر درجه با انحراف معيار 4/9 و 89/9 درجه با انحراف معيار 3/6 تشخيص داده است
Keywords :
Diffusion Tensor MRI , High Angular Resolution Diffusion Imaging , Spherical Deconvolution , Wiener Filter , Orientation Distribution Function
Journal title :
Astroparticle Physics
