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Tenseur de diffusion


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Bonjour !

 

Est-ce que qqun pourrait me réexpliquer le tenseur de diffusion et comment on obtient l'image au final svp ?

Pour obtenir l'image, on fait une sorte d'addition des 6 images prises ?

 

Merci d'avance

  • Ancien du Bureau
  • Solution
Posted

Salut très chère @OxyGenS !

 

Allez c'est parti !

 

Chaque particule se déplace sous l'effet du mouvement Brownien. Elle parcourt donc en un temps t une distance d telle que d = \sqrt{Dt}  dans une direction donnée.

Avec D le coefficient de diffusion tel que D = \frac{\lambda ^{2}}{2\tau }

Dans la nature, il y a 3 dimensions, chacune possédant 2 directions, soit en tout 6 directions non colinéaires (l'axe x vers +\infty ; l'axe x vers -\infty ; l'axe y vers +\infty ; etc...).

En fonction de l'organisation structurale de la matière (isotrope ou ansiotrope, orientée vers le haut, le bas, la droite, etc...), chacune de ces directions aura un coefficient de diffusion différent.

On fait donc une matrice (vive la spé math en terminale, youpi ! (tqt t'as rien perdu si t'as pas fait spé math)) nommée tenseur de diffusion qui nous donne les différents D pour les 6 directions :

D_{ij} = \begin{bmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 2 & 4 & 5\\ 3 & 5 & 6 \end{bmatrix}

Les chiffres mis sont purement arbitraires, c'est juste pour te faire remarquer qu'à l'intérieur de la matrice, il y a bien 6 nombres en tout car les "2", "3" et "5" sont toujours identiques, la matrice est dite symétrique.

Comme travailler avec quelque chose comme ça peut être difficile, on va réaliser une diagonalisation du tenseur de diffusion (pas besoin de savoir comment on fait, ça te sera toujours donné diagonalisé dans les exos) :

D' = \begin{bmatrix} 1 & 0 & 0\\ 0 & 2 & 0\\ 0 & 0& 3 \end{bmatrix}

On va maintenant vouloir trouver la direction dans laquelle ira notre particule en fin de compte, pour celà on retrouve D à travers ce caclul : D = (1 + 2 + 3) / 3

1,2 et 3 sont ici les nombres de la matrice, /3 est bien "divisé par trois".

Si 1 = 2 = 3 alors la diffusion est isotrope, elle aura autant de chances d'aller dans n'importe quelle direction.

Par contre si 1,2 ou 3 est plus grand que les deux autres, cette direction sera alors privilégiée. La difusion est alors dite anisotrope.

 

Grâce à des techniques d'imagerie et des algorithmes (pas besoin de rentrer dans les détails) on peut savoir pour un volume donné (par exemple le cerveau) la direction de chaque particule. L'ordinateur retrace les tenseurs de diffusions, les diagonalise et en déduit les directions que prend chaque particule.

Il associera des couleurs à chaque direction (par exemple bleu vers caudal, rouge vers rostral, vert vers la droite, etc...)

De là, on pourra voir qu'il y a des faisceaux bien distincts verts, bleus ou rouges à certains endroits du cerveau (et encore heureux, car on identifie les faisceaux de nervs)

Si on observe des anomalies avec ces couleurs, on suspecte une modification de l'architecture tissulaire (oedème, tumeur, ...) qui induit généralement une restriction de diffusion.

 

J'espère que c'est plus clair 🙂 

 

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