Machine learning is a powerful approach for fitting microstructural models to diffusion MRI data. Early machine learning microstructure imaging implementations trained regressors to estimate model parameters in a supervised way, using synthetic training data with known ground truth. However, a drawback of this approach is that the choice of training data impacts fitted parameter values. Self-supervised learning is emerging as an attractive alternative to supervised learning in this context. Thus far, both supervised and self-supervised learning have typically been applied to isotropic models, such as intravoxel incoherent motion (IVIM), as opposed to models where the directionality of anisotropic structures is also estimated. In this paper, we demonstrate self-supervised machine learning model fitting for a directional microstructural model. In particular, we fit a combined T1-ball-stick model to the multidimensional diffusion (MUDI) challenge diffusion-relaxation dataset. Our self-supervised approach shows clear improvements in parameter estimation and computational time, for both simulated and in-vivo brain data, compared to standard non-linear least squares fitting. Code for the artificial neural net constructed for this study is available for public use from the following GitHub repository: https://github.com/jplte/deep-T1-ball-stick


翻译:早期机器学习微结构成像实施经过培训的递减者,利用已知地面真相的合成培训数据,以监督的方式估计模型参数。然而,这一方法的一个缺点是,选择培训数据的影响符合参数值。在这方面,自我监督的学习正在成为监督学习的一种有吸引力的替代方法。迄今为止,监督的和自我监督的学习通常都适用于异热带模型,例如,微结构不相容运动(IVIM),而不是模拟和校内脑数据的参数估计方向性模型。在本文中,我们展示了自我监督的机器学习模型,适合方向性微观结构模型。特别是,我们将T1-球的组合模型用于多层面的传播(MUDI)挑战传播-放松数据集。我们自我监督的学习方法显示参数估计和计算时间都有明显改进,用于模拟和校内大脑数据,与标准的非直线型结构结构结构模型相比,我们展示了自我监督的机器学习模型,用于定向微结构模型。 用于这一公共建造的磁盘/软体数据库。

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