FreeSurfer教程 #N. 实践教程之CookBook

实践#1:如何将一个个体subject映射到fsaverage？

如何按自定义模板，重建皮层，并提取皮层信息？

实践2:如何提取stats文件夹内的统计信息？

  • 方法: 使用asegstats2table和aparcstats2table命令来提取
$ asegstats2table --subject <> --common-segs --meas <volume,mean,std> --stats=<stats file> --table=<extracted measurement to a text file>
$ asegstats2table --subjects sub-101 sub-103 --common-segs --meas volume --stats=aseg.stats --table=segstats.txt

--subjects选项指定了一个被试名称的列表。 --common-segs表示输出所有被试共有的分段，换句话说，如果一个受试者的分段数与其他受试者不同，不要以错误退出命令。 --meas表示要从表中提取哪种结构测量值（“volume “是默认值；替代值是 “mean “和 “std”）。 --stats指的是将从分段数据中提取的统计文件； --table将提取的测量数据写入一个文本文件，按被试名称组织。

同理，aparcstats2table也类似，

$ aparcstats2table --subjects sub-101 sub-103 --hemi lh --meas thickness --parc=aparc --tablefile=aparc.txt

--hemi,指定要分析的半球 --meas,要提取的测量值,选项有"thickness”, “volume”, “area”, “meancurv” --parc,指定图谱，选项有Desikan-Killinay图谱(“aparc”)和Destrieux图谱(“aparc.a2009s”)

实践#3:如何提取感兴趣ROI区域的结构信息？

  • 如何将一个Volumetric ROI重采样到表面，然后从该ROI中提取结构测量值。
  • 如何将ROI区域映射到皮层上
#!/bin/tcsh
setenv SUBJECTS_DIR `pwd`

# 使用AFNI的3dUndump创建5mm的ROI球体;ROI_file.txt 包含球心的 x、y 和 z 坐标
# https://afni.nimh.nih.gov/pub/dist/doc/program_help/3dUndump.html
3dUndump -srad 5 -prefix S2.nii -master MNI_caez*+tlrc.HEAD -orient LPI -xyz ROI_file.txt

# 使用tkmedit查看
# https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/TkmeditGeneralUsage
tkmedit -f MNI_caez_N27.nii -overlay S2.nii -fthresh 0.5

# 将结构像模板配准到fsaverage
fslregister --s fsaverage --mov MNI_caez_N27.nii --reg tmp.dat

# 在fsaverage上查看ROI
tkmedit fsaverage T1.mgz -overlay S2.nii -overlay-reg tmp.dat -fthresh 0.5 -surface lh.white -aux-surface rh.white

#将ROI映射到fsaverage皮层;
#https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/mri_vol2surf
mri_vol2surf --mov S2.nii \
        --reg tmp.dat \
        --projdist-max 0 1 0.1 \
        --interp nearest \
        --hemi lh \
        --out lh.fsaverage.S2.mgh \
        --noreshape

# 检查ROI映射到膨胀皮层的情况
# https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/tksurfer
tksurfer fsaverage lh inflated -overlay lh.fsaverage.S2.mgh -fthresh 0.5

实践#4:如果构建一个surface ROI重采样到体积（Volume）？

  • 将一个由FreeSurfer创建的ROI投射到个体体积空间。

  • 根据label信息，生成ROI Volume。 

    # 手动创建registration file（register.dat）
# https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/FsTutorial/ManualRegistration
# 去掉--noedit参数，可以弹出GUI界面来手动调整；“beta_0001.nii” is a beta map created in the subject’s native space
tkregister2 --mov beta_0001.nii --s subject --noedit --regheader --reg register.dat

# 使用mri_label2vol命令将surface ROI转到体积空间。
# mri_label2vol: creates mgz volume from a label or set of labels
# --temp: Template volume
# --fillthresh: Relative threshold which the number hits in a voxel must exceed for the voxel to be considered a candidate for membership in the label. (See mri_label2vol --help for more information)
# --proj: Project the label along the surface normal
# https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/mri_label2vol
mri_label2vol --label lh.superiortemporal.label --temp beta_0001.nii --subject subject --hemi lh --fillthresh .9 --proj frac 0 1 .1 --reg register.dat --o $PWD/stgnew.nii

  • mri_label2vol运行完成之后，我们得到一个新文件stgnew.ni，它是转换为体积空间的表面ROI。

实践#5:如何使用FreeSurfer去除颅骨(skull-stripping)?

Skull Stripping 

# 通过设置较低的分水岭阈值（例如 5）来去除更多的头骨,会生成颅骨去除的掩码文件brainmask.mgz。
recon-all -skullstrip -wsthresh 5 -clean-bm -s sub-117_ses-BL_T1w

# 即使分水岭阈值较低，仍有一些头骨(skull)和硬脑膜(dura)的碎片残留。你可以使用-gcut选项来删除后者

recon-all -skullstrip -clean-bm -gcut -subjid sub-117_ses-BL_T1w

在你使用watershed的gcut选项后，需要用以下代码重新生成皮层表面。 recon-all -autorecon2-pial -subjid <subject name>

参数解析：

扩展 可以使用FSL下的bet2工具来完成颅骨去除(很常用)。

参考教程