Rekonstruktion von Faserorientierungsverteilungen und absoluter Faserdichten mittels globalem Vorwissen auf Basis von diffusionsgewichteter MR-Bildgebung

• Antragsteller: Dr. Marco Reisert
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 232066167

Die Analyse und Interpretation von diffusionsgewichteten Magnetresonanz-Bildgebungsdaten ist in den Neurowissenschaften von großem Interesse. Ziel ist die Verfolgung von Nervenfaserbündeln im menschlichen Gehirn, um grundlegende Aussagen über die Konnektivitätsverhältnisse zu treffen. Es ist bekannt, dass die Diffusions Tensor Bildgebung in vielen Situationen nicht ausreicht, die komplexe Fasergeometrie zu beschreiben. Jüngst entwickelte Alternativen betrachten komplette Faserorientierungsverteilungen anstatt Tensoren. Die Erforschung von Methoden zur Rekonstruktion solcher Verteilungen ist die zentrale Aufgabe dieses Projekts. Da das Rekonstruktionsproblem von Natur aus höchst nichtregulär ist, ist man auf die Einbeziehung von Vorwissen angewiesen. Bereits bestehende Methoden benutzen hier vor allem 'lokales' Vorwissen, d.h. die Rekonstruktion der Faserorientierungsverteilungen pro Volumenelement sind voneinander unabhängig. Unter der Annahme, dass das gemessene Gewebe von faserartiger Natur ist, ist es leicht möglich Anschlussbedingungen zu formulieren, die benachbarte Volumenelemente auf 'globale' Art in Beziehung setzen. Somit kann die Schätzung der Orientierungsverteilung wesentlich robuster gestaltet werden, was einerseits die Anforderungen an die Qualität der Messung verringert und somit auch die Belastung an den Patienten. Andererseits werden damit neue Modalitäten abgeleitet werden können, die auf Basis von lokalem Vorwissen nicht zur Verfügung stehen. Es ist zum Beispiel möglich, die durch die Messung bedingte Limitierung auf zentralsymmetrische Verteilungen zu überwinden. Zusammen mit Randbedingungen können sogar Indikatoren für absolute Faserbündelzahlen abgeleitet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen