卢家峰课程系列-- advanced rs-fmri analysis 2/6 SPM预处理与batch

卢家峰课程系列-- advanced rs-fmri analysis 2/6 SPM预处理与batch

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前言

rs-fmri的预处理流程，每一个步骤的具体原理在之前的课程有讲过，以后有时间把原理部分另开一帖进行记录，本文主要介绍实操过程。

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一、rs-fmri预处理

和task-specific fmri的步骤类似

至少包含五个部分

1. correction for slice timing
2. realignment
3. co-registration (with anatomical images）
4. normalization
5. smoothing
6. segment (tissue classification; optional)

*1和2的顺序可变，interleave的数据先做slice timing

二、具体步骤

1.slice timing

需要的参数：
number of Slices；TR； TA=TR-TR/nslices；Slice order；reference slice

slice order
e.g. 2 4 6 8 10…40 1 3 5 …39（西门子常见，偶数张数从2开始，奇数张数从1开始）

2:2:40 1:2：39

reference slice
一般以中间时间点做内差比较好，一般参数选择1

2.realignment

矫正头动，有6个不同的参数

矫正完成后，会生成右侧的图标，3mm以内的误差是可以接受的，大于3mm的（头动太大）建议丢弃数据。一般而言，矫正的变化是gradually的（如图中所示是不断变化的）

如果出现这样的结果，可能是因为volume的顺序错了。

realign:estimate & reslice
不需要修改参数，只需要选择input data（若第一步是slice timing，则选取处理后的数据）

3. co-registration

align fMRI(EPI) data to structral (T1) images

coregister:estimate

参数不用变化
选择reference image–EPI影像，source image-- T1影像

4. normalization

1. 用subject EPI对位template EPI，得到normalized EPI。（不推荐）
2. 用subject T1对位template T1，得到normalized T1；参数直接apply到subject EPI（因为之前EPI和T1进行过配准），得到normalized EPI。（推荐）

所以，用T1做estimation得到transformation matrix，apply这个形变矩阵到EPI影像上做write

normalise：estimate

source image-- T1影像（已经和EPI配准的T1，不是raw T1）
template image-- spm12\templates\T1.nii,1

normalise：write

parameter file-- transformation matrix
image to write-- EPI image
bounding box（造影范围）–可调整

5. gaussian smoothing

平滑太过–模糊掉很多重要的细节
平滑太少–noise太多

smooth

FWHM：半高全宽 一般[8 8 8] [6 6 6] [4 4 4]

三、batch-批处理

选择batch editor
按顺序选择处理步骤加入到module list，在上面栏的SPM中选择（step by step步骤同上）

设置Dependency（input data 和上一步output data之间的联系）

··realign–reference from– slice timing
··coregister–reference from– realign: mean image(更好)
··normalise estimate–source image–reference from–coregister estimate
··normalise write–parameter file – reference from–normalise estimate: norm params file
··normalise write–image to write – reference from–coregister estimate
··smooth-- reference from–normalise write

需要手动输入的信息

1.先选取BasicIO-named directory selector（使得生成的ps文件在每个受试者文件夹都有，不然新生成的会覆盖掉之前的）
··named directory selector：directory （受试者所在资料夹）
2.再BasicIO-change directory（把当下路径更换的所选取的资料夹）
··change directory-- reference from–named directory selector
··slice timing-- session–resting data的所有文件
··coregister estimate：source image-- T1文件
··normalise estimate: templete image --模版T1.nii,1(注意路径)

run batch job
将上述的预处理batch存储成一个.mat文件
设置run batch job

job file是存储的.mat文件
job inputs是batch中需要手动input的数据格式：包括一个directory， 两个nifti image（T1和EPI）

复制多个run batch jobs

手动添加input的data
最后也保存成一个.mat文件

ps文件

最后会生成.ps文件，将处理步骤的结果呈现，有助于判断预处理的质量。
ppt中的网页可以转换ps为pdf

check reg：
将T1image对到EPI上
先选取前缀是meanra的resting data
再选取前缀是f的T1文件

TI影像和EPI影像可以进行比较，可以选取不同的点，比起ps文件可以更全面地进行check
T1影像会出现红色的contour，能更好比较两者之间的关系

左下角可以进行调整，一般只需要调节前六个参数（刚体的调整）。而如果需要resize，则极大可能EPI和T1影像来自的不是同一个受试者。