4D segmentation of brain MR images with constrained cortical thickness variation.
4D segmentation of brain MR images with constrained cortical thickness variation.
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DOI：
10.1371/journal.pone.0064207
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发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
3.7
通讯作者：
Shen D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang L;Shi F;Li G;Shen D
脑磁共振图像分割在大脑皮层发育、衰老、疾病进展变化的纵向研究中起着重要作用。然而，现有的大多数脑分割方法都是单独考虑多个时间点图像，无法实现纵向一致性。例如，从分割图像中测量的皮质厚度会包含不必要的时间变化，这会影响时间相关的变化模式，最终降低分析的统计能力。本文提出了一种基于皮质厚度变化约束的成人脑MR图像四维分割框架。具体而言，我们利用局部强度信息来解决强度不均匀性问题，利用空间皮质厚度约束来保持皮质厚度在合理范围内，利用相邻时间点的时间皮质厚度变化约束来抑制人为变化。该方法已在BLSA数据集和ADNI数据集上进行了测试，取得了良好的效果。定性和定量实验结果表明，与其他先进的四维分割方法相比，本文提出的方法具有优势。
Segmentation of brain MR images plays an important role in longitudinal investigation of developmental, aging, disease progression changes in the cerebral cortex. However, most existing brain segmentation methods consider multiple time-point images individually and thus cannot achieve longitudinal consistency. For example, cortical thickness measured from the segmented image will contain unnecessary temporal variations, which will affect the time related change pattern and eventually reduce the statistical power of analysis. In this paper, we propose a 4D segmentation framework for the adult brain MR images with the constraint of cortical thickness variations. Specifically, we utilize local intensity information to address the intensity inhomogeneity, spatial cortical thickness constraint to maintain the cortical thickness being within a reasonable range, and temporal cortical thickness variation constraint in neighboring time-points to suppress the artificial variations. The proposed method has been tested on BLSA dataset and ADNI dataset with promising results. Both qualitative and quantitative experimental results demonstrate the advantage of the proposed method, in comparison to other state-of-the-art 4D segmentation methods.
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