董小凤 杨智鹏 吴 锡

1(成都信息工程大学计算机学院，成都 610225)2(成都信息工程大学电子工程学院，成都 610225)

引言

弥散磁共振成像(diffusion magnetic resonance imaging，dMRI)是对活体脑部组织结构进行非侵入性研究的主要成像方法。在脑白质结构的研究中，通过测量水分子的弥散情况估计白质中神经纤维的方向，并结合纤维跟踪算法来映射白质轨迹[1]。

现有纤维追踪方法可分为两类：确定型纤维追踪方法和概率型纤维追踪方法[2]。确定型纤维追踪方法从种子点开始，在每一步根据当前点的弥散方向分布函数或弥散张量主方向获得确定的纤维走向，根据该方向跃进，重复执行该过程直到满足终止条件为止；概率型纤维追踪方法主要利用纤维的已知信息获得纤维的后验概率分布，每一步的方向是从概率分布中抽样选取，最终得到从种子点到目标区域的概率路径。在解决复杂纤维追踪成像的过程中，基于概率型的纤维追踪方法的重建效果优于基于确定型的纤维追踪方法，以概率的方式描述多条可能的路径，可以克服纤维追踪成像过程中存在的不确定性，但是难点在于其后验概率本身就存在不确定性，由此得到的纤维轨迹也就并不一定是最优的[3-5]，尤其是重建白质、灰质边界区域的纤维轨迹容易出现错误。弥散磁共振成像的空间分辨率较低[6]，由低空间分辨率引起的部分体积效应(partial volume effects, PVE)和角度离散化效应，降低了边界区域的纤维束成像精度。与此同时，dMRI信号在白质灰质交界区域衰减很快，同时成像效率低，使得大多数纤维在白质中过早停止而没有到达灰质区域，进而无法在脑回区分析神经纤维的结构和功能[7-10]。……