J 2022

Identification of Laminar Composition in Cerebral Cortex Using Low-Resolution Magnetic Resonance Images and Trust Region Optimization Algorithm

JAMÁRIK, Jakub, Lubomír VOJTÍŠEK, Vendula CHUROVÁ, Tomáš KAŠPÁREK, Daniel SCHWARZ et. al.

Základní údaje

Originální název

Identification of Laminar Composition in Cerebral Cortex Using Low-Resolution Magnetic Resonance Images and Trust Region Optimization Algorithm

Autoři

JAMÁRIK, Jakub (703 Slovensko, domácí), Lubomír VOJTÍŠEK (203 Česká republika, domácí), Vendula CHUROVÁ (203 Česká republika, domácí), Tomáš KAŠPÁREK (203 Česká republika, domácí) a Daniel SCHWARZ (203 Česká republika, garant, domácí)

Vydání

Diagnostics, Basel, MDPI, 2022, 2075-4418

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

30103 Neurosciences

Stát vydavatele

Švýcarsko

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 3.600

Kód RIV

RIV/00216224:14110/22:00125139

Organizační jednotka

Lékařská fakulta

UT WoS

000757263000001

Klíčová slova anglicky

cortical layers; mathematical modeling; MR imaging; optimization algorithm; brain imaging

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 10. 10. 2024 10:35, Ing. Jana Kuchtová

Anotace

V originále

Pathological changes in the cortical lamina can cause several mental disorders. Visualization of these changes in vivo would enhance their diagnostics. Recently a framework for visualizing cortical structures by magnetic resonance imaging (MRI) has emerged. This is based on mathematical modeling of multi-component T1 relaxation at the sub-voxel level. This work proposes a new approach for their estimation. The approach is validated using simulated data. Sixteen MRI experiments were carried out on healthy volunteers. A modified echo-planar imaging (EPI) sequence was used to acquire 105 individual volumes. Data simulating the images were created, serving as the ground truth. The model was fitted to the data using a modified Trust Region algorithm. In single voxel experiments, the estimation accuracy of the T1 relaxation times depended on the number of optimization starting points and the level of noise. A single starting point resulted in a mean percentage error (MPE) of 6.1%, while 100 starting points resulted in a perfect fit. The MPE was <5% for the signal-to-noise ratio (SNR) ≥ 38 dB. Concerning multiple voxel experiments, the MPE was <5% for all components. Estimation of T1 relaxation times can be achieved using the modified algorithm with MPE < 5%.

Návaznosti

NV17-33136A, projekt VaV
Název: Neurominer: odhalování skrytých vzorů v datech ze zobrazování mozku
90129, velká výzkumná infrastruktura
Název: Czech-BioImaging II