論文の概要: Introducing Anisotropic Minkowski Functionals and Quantitative
Anisotropy Measures for Local Structure Analysis in Biomedical Imaging
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.01185v1
- Date: Thu, 2 Apr 2020 14:13:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-12-17 10:14:34.615388
- Title: Introducing Anisotropic Minkowski Functionals and Quantitative
Anisotropy Measures for Local Structure Analysis in Biomedical Imaging
- Title（参考訳）: 医用画像における局所構造解析のための異方性ミンコフスキー機能導入と定量的異方性測定
- Authors: Axel Wismueller, Titas De, Eva Lochmueller, Felix Eckstein, Mahesh B.
Nagarajan
- Abstract要約: 我々は、下層の灰色の構造の本質的な異方性を捉える新しい変種として、異方性ミンコフスキー汎関数 (AMF) を導入する。
AMFは局所構造の方向特性に関する貴重な情報を取得でき、バイオメディカルイメージングの幅広い分野において有用である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The ability of Minkowski Functionals to characterize local structure in
different biological tissue types has been demonstrated in a variety of medical
image processing tasks. We introduce anisotropic Minkowski Functionals (AMFs)
as a novel variant that captures the inherent anisotropy of the underlying
gray-level structures. To quantify the anisotropy characterized by our
approach, we further introduce a method to compute a quantitative measure
motivated by a technique utilized in MR diffusion tensor imaging, namely
fractional anisotropy. We showcase the applicability of our method in the
research context of characterizing the local structure properties of trabecular
bone micro-architecture in the proximal femur as visualized on multi-detector
CT. To this end, AMFs were computed locally for each pixel of ROIs extracted
from the head, neck and trochanter regions. Fractional anisotropy was then used
to quantify the local anisotropy of the trabecular structures found in these
ROIs and to compare its distribution in different anatomical regions. Our
results suggest a significantly greater concentration of anisotropic trabecular
structures in the head and neck regions when compared to the trochanter region
(p < 10-4). We also evaluated the ability of such AMFs to predict bone strength
in the femoral head of proximal femur specimens obtained from 50 donors. Our
results suggest that such AMFs, when used in conjunction with multi-regression
models, can outperform more conventional features such as BMD in predicting
failure load. We conclude that such anisotropic Minkowski Functionals can
capture valuable information regarding directional attributes of local
structure, which may be useful in a wide scope of biomedical imaging
applications.
- Abstract（参考訳）: 様々な生体組織タイプの局所構造を特徴づけるMinkowski Functionalsの能力は、様々な医療画像処理タスクで実証されている。
我々は, 基礎となる灰色準位構造の固有異方性を捉える新しい変種として, 異方性ミンコフスキー汎関数 (amfs) を導入する。
そこで本研究では,MR拡散テンソルイメージング,すなわち分数異方性( fractional anisotropy)に応用した定量的な測定手法を提案する。
胸骨近位部における骨微細構造の局所的特徴を多検出器CTで可視化する研究における本法の適用性について紹介する。
この結果から, 頭部, 頸部, 転子領域から抽出したROIの画素ごとにAMFを局所的に算出した。
分裂異方性は、これらのROIに見られる気管構造の局所異方性を定量化し、その分布を解剖学的に異なる領域で比較するために用いられる。
以上の結果から,トロチャンター領域 (p < 10-4) と比較して頭頸部領域の異方性トラベクラー構造が有意に高いことが示唆された。
また,50名のドナーから得られた大腿骨近位部標本の大腿骨頭骨強度の予測能力についても検討した。
これらのamfは,マルチレグレッションモデルと併用することで,bmdなどの従来型機能よりも障害負荷予測に優れることが示唆された。
このような異方性ミンコフスキー関数は局所構造の方向特性に関する貴重な情報を捉えることができ、バイオメディカルイメージングの幅広い分野で有用かもしれない。
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