Skip to main content
Erschienen in: Journal of Visualization 3/2020

06.05.2020 | Regular Paper

Visual interactive exploration and clustering of brain fiber tracts

verfasst von: Chaoqing Xu, Yi-Peng Liu, Zhechen Jiang, Guodao Sun, Li Jiang, Ronghua Liang

Erschienen in: Journal of Visualization | Ausgabe 3/2020

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Nuclear magnetic resonance images have been used for detecting the movement of water molecules in living organisms and moreover exploiting the neural fibers distribution, which is of great significance for the brain disease analysis. However, due to the visual clutter of dense fiber tracts, it is difficult for medical researchers to understand the water molecule diffusion in whole-brain scale and to find the meaningful substructure of neurological pathways. To address the challenges, we provide one fiber visualization workflow that combines fiber tracts selection and fiber clustering approaches with the advanced visualization technique. Local and global fiber selection methods are provided for users to extract fiber tracts with the higher strength of water molecule diffusivity and gain an overall perception of water molecule movement in whole-brain scale. To explore the substructure of brain fibers, we employ an anatomically meaningful similarity matrix combining with density peaks clustering algorithm and compare it with DBSCAN algorithm. The qualitative and quantitative experimental results show that the fiber visualization system helps to confirm the fiber distribution more accurately and efficiently.

Graphic abstract

.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
Zurück zum Zitat Brun A, Park H-J, Knutsson H, Westin C-F (2003) Coloring of dt-mri fiber traces using Laplacian eigenmaps. In: Moreno-Díaz R, Pichler F (eds) Computer aided systems theory—EUROCAST 2003. Springer, Berlin, pp 518–529CrossRef Brun A, Park H-J, Knutsson H, Westin C-F (2003) Coloring of dt-mri fiber traces using Laplacian eigenmaps. In: Moreno-Díaz R, Pichler F (eds) Computer aided systems theory—EUROCAST 2003. Springer, Berlin, pp 518–529CrossRef
Zurück zum Zitat Cai H, Chen J, Auchus AP, Correia S, Laidlaw DH (2012) Inshape: in-situ shape-based interactive multiple-view exploration of diffusion mri visualizations. In: Bebis G, Boyle R, Parvin B, Koracin D, Fowlkes C, Wang S, Choi M-H, Mantler S, Schulze J, Acevedo D, Mueller K, Papka M (eds) Advances in visual computing. Springer, Berlin, pp 706–715CrossRef Cai H, Chen J, Auchus AP, Correia S, Laidlaw DH (2012) Inshape: in-situ shape-based interactive multiple-view exploration of diffusion mri visualizations. In: Bebis G, Boyle R, Parvin B, Koracin D, Fowlkes C, Wang S, Choi M-H, Mantler S, Schulze J, Acevedo D, Mueller K, Papka M (eds) Advances in visual computing. Springer, Berlin, pp 706–715CrossRef
Zurück zum Zitat Demiralp C, Laidlaw DH (2009) Similarity coloring of DTI fiber tracts. In: Proceedings of DMFC Workshop at MICCAI Demiralp C, Laidlaw DH (2009) Similarity coloring of DTI fiber tracts. In: Proceedings of DMFC Workshop at MICCAI
Zurück zum Zitat Ester M, Kriegel H-P, Sander J, Xu X (1996) A density-based algorithm for discovering clusters a density-based algorithm for discovering clusters in large spatial databases with noise. In: Proceedings of the 2nd international conference on knowledge discovery and data mining, KDD’96. AAAI Press, pp 226–231 Ester M, Kriegel H-P, Sander J, Xu X (1996) A density-based algorithm for discovering clusters a density-based algorithm for discovering clusters in large spatial databases with noise. In: Proceedings of the 2nd international conference on knowledge discovery and data mining, KDD’96. AAAI Press, pp 226–231
Zurück zum Zitat Everts MH, Bekker H, Roerdink JBTM, Isenberg T (2015) Interactive illustrative line styles and line style transfer functions for flow visualization Everts MH, Bekker H, Roerdink JBTM, Isenberg T (2015) Interactive illustrative line styles and line style transfer functions for flow visualization
Zurück zum Zitat Ferreira N, Klosowski JT, Scheidegger C, Silva C (2012) Vector field k-means: Clustering trajectories by fitting multiple vector fields Ferreira N, Klosowski JT, Scheidegger C, Silva C (2012) Vector field k-means: Clustering trajectories by fitting multiple vector fields
Zurück zum Zitat Kuhn A, Lindow N, Günther T, Wiebel A, Theisel H, Hege HC (2013) Trajectory density projection for vector field visualization Kuhn A, Lindow N, Günther T, Wiebel A, Theisel H, Hege HC (2013) Trajectory density projection for vector field visualization
Zurück zum Zitat O’Donnell L, Kubicki M, Shenton M, Dreusicke M, Grimson W, Westin C (2006) A method for clustering white matter fiber tracts. Am J Neuroradiol 27(5):1032–1036 O’Donnell L, Kubicki M, Shenton M, Dreusicke M, Grimson W, Westin C (2006) A method for clustering white matter fiber tracts. Am J Neuroradiol 27(5):1032–1036
Metadaten
Titel
Visual interactive exploration and clustering of brain fiber tracts
verfasst von
Chaoqing Xu
Yi-Peng Liu
Zhechen Jiang
Guodao Sun
Li Jiang
Ronghua Liang
Publikationsdatum
06.05.2020
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Journal of Visualization / Ausgabe 3/2020
Print ISSN: 1343-8875
Elektronische ISSN: 1875-8975
DOI
https://doi.org/10.1007/s12650-020-00642-1

Weitere Artikel der Ausgabe 3/2020

Journal of Visualization 3/2020 Zur Ausgabe