Bessel Fourier Orientation Reconstruction (BFOR): an analytical diffusion propagator reconstruction for hybrid diffusion imaging and computation of q-space indices.
Bessel Fourier Orientation Reconstruction (BFOR): an analytical diffusion propagator reconstruction for hybrid diffusion imaging and computation of q-space indices.
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DOI：
10.1016/j.neuroimage.2012.08.072
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发表时间：
2013-01-01
期刊：
影响因子：
5.7
通讯作者：
Alexander, Andrew L.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hosseinbor, A. Pasha;Chung, Moo K.;Wu, Yu-Chien;Alexander, Andrew L.
关键词：
系综平均传播子（EAP）描述了水分子的三维平均扩散过程，捕获了其径向和角向内容。因此，与EAP的角度特征取向分布函数（ODF）相比，EAP可以提供有关复杂组织微观结构特性的更丰富信息。近年来，人们提出了几种用于多q壳采集的解析型EAP重建方案，如扩散传播子成像（DPI）和球面极性傅里叶成像（SPFI）。本文提出了一种新的解析型EAP重建方法——贝塞尔傅里叶定向重建（BFOR），该方法的求解基于每次采集壳的扩散信号的热方程估计，并在合成数据集和真实数据集上进行了验证。论文的很大一部分致力于比较BFOR， SPFI和DPI，使用混合，非笛卡尔采样进行多个b值采集。本文还探讨了减轻吉布斯振铃对EAP重建影响的方法。除了分析性EAP重建外，上述建模基础还可用于获得具有潜在临床价值的旋转不变q空间指数，这一途径尚未得到充分探索。计算了三个这样的度量：零位移概率（Po）、均方位移（MSD）和广义分数各向异性（GFA）。
The ensemble average propagator (EAP) describes the 3D average diffusion process of water molecules, capturing both its radial and angular contents. The EAP can thus provide richer information about complex tissue microstructure properties than the orientation distribution function (ODF), an angular feature of the EAP. Recently, several analytical EAP reconstruction schemes for multiple q-shell acquisitions have been proposed, such as diffusion propagator imaging (DPI) and spherical polar Fourier imaging (SPFI). In this study, a new analytical EAP reconstruction method is proposed, called Bessel Fourier orientation reconstruction (BFOR), whose solution is based on heat equation estimation of the diffusion signal for each shell acquisition, and is validated on both synthetic and real datasets. A significant portion of the paper is dedicated to comparing BFOR, SPFI, and DPI using hybrid, non-Cartesian sampling for multiple b-value acquisitions. Ways to mitigate the effects of Gibbs ringing on EAP reconstruction are also explored. In addition to analytical EAP reconstruction, the aforementioned modeling bases can be used to obtain rotationally invariant q-space indices of potential clinical value, an avenue which has not yet been thoroughly explored. Three such measures are computed: zero-displacement probability (Po), mean squared displacement (MSD), and generalized fractional anisotropy (GFA).
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