Evaluation des méthodes d'extraction des orientations locales des faisceaux de fibres par analyse quantitative de la connectivité

Thinhinane Megherbi (1) , Gabriel Girard (2) , Maxime Descoteaux (2) , Fatima Oulebsir Boumghar (1) , Rachid Deriche (3)

1 LRPE - Laboratoire de Robotique Parallélisme Electroénergétique [Alger]
2 SCIL - Sherbrooke Connectivity Imaging Lab [Sherbrooke]
3 ATHENA - Computational Imaging of the Central Nervous System

Recovering of the fiber orientations in each voxel constitutes an important step for the fiber tracking algorithms. In fact, the reliability of the resulted connectivity depends on how well the local fiber orientations were extracted. Based on the tractography results we evaluated and compared different methods of fiber orientations extraction. Thus, we analyzed quantitatively the resulted connectivity by using the Tractometer tool. This later allows by measuring a number of metrics to quantify the connections reliability and the tractography performance. All the methods of fiber orientations extraction were evaluated on two types of tractography algorithms, deterministic and probabilistic algorithms. Furthermore, all of these methods have been executed on two types of data, high angular resolution data acquired with 60 gradient directions and low angular resolution data, acquired with 30 gradient directions. These two types of data were corrupted with a Ricien noise of ratio SNR=20, 10. In this article, we present the results obtained by our validation and comparison work.

La détection des orientations locales des faisceaux de fibres constitue une étape importante pour les algorithmes de suivi de fibres (tractographie).En effet, la fiabilité de la connectivité résultante dépend de la qualité de l'extraction de ces orientations locales de fibres. Sur la base des résultats produits au niveau de la tractographie, nous avons évalué et comparé un ensemble d'algorithmes d'extraction des orientations des faisceaux de fibres. Une analyse quantitative de la connectivité a été ainsi réalisée en utilisant un outil appelé le Tractometer. Cet outil permet grâce à un certain nombre de métriques de quantifier la fiabilité des connexions reconstruites et aussi la performance des algorithmes de suivi de fibre utilisés. Toutes les méthodes d'extraction des orientations de fibres mises en oeuvre ont été évaluées sur la base des résultats de deux types d'algorithmes de tractographie, déterministe et probabiliste. De plus, l'ensemble de ces méthodes ont été exécutées sur deux types de données de diffusion, des données à haute résolution angulaire de 60 directions de gradient et des données à basse résolution angulaire de 30 directions de gradient, ces deux jeux de données ont été corrompus par un bruit Ricien d'un rapport SNR de 20 puis de 10. Dans cet article, nous présentons les résultats obtenus par ce travail de validation et de comparaison.

Mots clés: fODF; fiber orientations; Tractography; Tractometer

Domaines: Imagerie médicale

Thinhinane Megherbi, Gabriel Girard, Maxime Descoteaux, Fatima Oulebsir Boumghar, Rachid Deriche. Evaluation des méthodes d'extraction des orientations locales des faisceaux de fibres par analyse quantitative de la connectivité. Reconnaissance des Formes et l'Intelligence Artificielle (RFIA'16) , Jun 2016, Clermont-Ferrand, France. ⟨hal-01354106⟩