spm5中文教程

第一部分：时间维度预处理Chapter 1 Slice Timing目的：纠正slice（下译为扫描层）之间采集时间的差异。

纠正后的新文件名为：a＋原文件名。

原理概述：Sliceorder（扫描层序数）用于指明扫描层被采集时的顺序，其总数为n，n即一个volume（volume为一个TR时间内的扫描量）里面所包含的扫描层的总数。

每个Sliceorder（扫描层系数）同时指明了每个扫描层在图像文件中的存储位置。

因此扫描层系数表明了扫描层被采集时的时间顺序。

我们可以用SPM 的 Display 功能来查看这个顺序。

移动鼠标的十字准线到 Z 坐标为1的位置时，我们看到的就是一个volume里面第一个slice（扫描层）上的象元（voxel）。

核磁仪采集数据的时间精度为一个TR，因此我们通常默认一个TR 内采集到的数据（一个volume）采自完全相同的时间。

但事实并非如此，一个TR内我们需要采集很多扫描层（例如20层）的数据以覆盖较大的脑区（通常是全脑）。

这些扫描层是一个接一个按照上面所说的sliceorder（扫描层序数）的顺序来采集的，因此各个扫描层之间的采集时间是有差异的。

Slice timing这一步所要做的就是通过一定的算法纠正这一时间差异。

常规的纠正方法是在保持整段采集信号不变的条件下推前或者推后采集的起始时间。

这可以通过简单的移动采集信号的正弦相位来做到。

一种常用的数学转换方法：傅立叶转换可以把任何复杂信号转换为由不同频率和相位的简单正弦曲线的线性组合。

这样，只要通过加入一个常数到每个频率的相位中，就可以达到移动数据起始和结束时间的目的。

具体步骤：1.1 Data预备数个被试或者session的数据。

以下所述参数设置将被应用到所有所选数据。

1.1.1 Sessions选择需要纠正的所有图像文件。

1.2 Number of Slices输入扫描层总数。

1.3 TR输入 TR，以秒为单位。

1.4 TATA必须由使用者手动输入，单位为秒. 一般可以用以下公式计算：TA＝TR-(TR/扫描层数). 这里你可以不必计算出结果，直接写上带入了数字的公式就可以了。

比如，假如TR为3秒，扫描了20层，则可以直接写为：3－（3/20）。

1.5 Slice order输入扫描顺序。

如前述此顺序可通过SPM的Display功能查看。

ascending (扫描序数从底部到顶部排列，即从1顺序递增到n)descending (扫描序数从顶部到底部排列，即从n顺序递减到1) interleaved（扫描序数间隔递增或递减，一般顺序为2,4,6,8,10..1,3,5,7,9..n）1.6 Reference Slice选择参考扫描层（一般可使用默认值），其它扫描层的起始时间都将以此层的起始时间为标准来移动进行校正。

第二部分：空间纬维度预处理Chapter 2 Realign被试内的图像数据重排。

2.1 Realign: Estimate（重排参数的估计）此步骤采用最小方差原理和六参数刚体空间变换来重排从同一个被试上采集到的图像数据[19]。

使用者所选取的第一幅图像文件将被作为其它图像重排的参考标准。

也就是说，你想要用哪一幅图像作为参考标准，就先选哪一幅图像的文件。

参考图像文件不一定非用采集到的第一幅图像，使用最有“代表性”的一幅图像也许更好。

本步骤的目的主要是去除fMRI和PET数据中的运动伪影。

图像数据的头文件会被改写以反映数据相对空间位置的变化。

此过程的具体参数会在结果窗口中以平移（translation）和旋转（rotation）曲线图显示。

每个session的重排参数会被存储到名为 rp*.txt 的文件中。

这些参数可以在最后的一般线性模型统计估计中作为混淆因素考虑进去[19]。

2.1.1 Data选择一个被试的需要进行此步骤处理的所有sessions。

注：在 coregistration 这一步，首先是对所有的session进行重排，其具体做法是把所选每个session的第一个scan与所选第一个session的第一个scan对齐。

然后再把每个session里的其它scan与该session的第一个scan进行对齐。

使用此方式进行重排是因为各个session的数据之间可能会有较大差异。

Session选择session里所有的scan。

2.1.2 Estimation Options这里包括各种注册参数选择项，若对某一个选项不确定，使用软件默认值即可。

Quality质量与速度的权衡。

选择高质量以最慢的速度给出最精确的结果，低质量以较快的速度给出较不精确的结果。

此参数的设定实际影响到的是参与参数估计的象元（voxel）的数目。

其依据是有些象元（voxel）其实对重排参数的估计贡献不大，可以舍弃。

Separation此参数以毫米为单位，表示对参考图像文件进行重采样时采样点之间的间隔。

采用点之间间隔越小，结果越精确，运算速度越慢。

Smoothing (FWHM)高斯平滑的半高宽值。

在估计重排参数之前一般先进行高斯平滑。

PET数据一般使用 7 mm。

MRI数据一般使用 5 mm。

Num PassesRegister to first: 所有图像文件对齐注册到第一幅图像。

IRegister to mean: 使用two－pass处理将所有图像文件对齐注册到所有图像文件的平均图像。

PET 数据一般注册到平均图像。

因为PET数据相比fMRI数据噪音更大，文件更少，所以时间的影响更小。

MRI数据一般注册到第一幅图像。

虽然使用two－pass处理可能更精确，但是其对效果的提高与其所损失的运行时间相比得不偿失。

Interpolation在估计最佳变换时对数据进行重采样的方法。

高的degree提供更好的结果，但是也更慢，因为会采样更多的相邻象元（voxel）[52, 53, 54]。

Wrapping此参数指示一个volume中数据wrap around in的方向（此处具体理解有待大家补充）。

No wrapping：适用于PET数据或者已进行过空间变换的数据。

同时当你不确定自己数据类型时，推荐使用此选项。

Wrap in Y：适用于没有重排（resilce）过的在Y 方向上进行相位编码的MRI数据。

Weighting提供一个加权图像，在估计重排参数时对参考图像的每一个象元进行加权。

加权系数与标准差成反比。

例如当有大量额外的头动（如说话或者特定区域内的严重伪影）时。

（此处具体理解有待大家补充）。

2.2 Realign: Reslice（据已估计出的参数重排）此功能重排上步骤中已进行参数估计和注册的图像文件，使之与参考图像文件达到象元级的匹配精确。

重排后的数据被命名为：r＋原文件名。

2.2.1 Images选择要重排的数据文件。

2.2.2 Reslice Options各种重排参数设定，若对某一个选项不确定，使用软件默认值即可。

Resliced imagesAll Images (1..n) : 重排所有数据，包括标准参考图像（重排后还是保持原位置不变）。

Images 2..n : 重排除了标准参考图像之外的所有数据。

此选项用于当你以MRI结构像为标准重排PET图像数据，而又不想在结果中再生成一个等同的MRI标准结构像时。

All Images + Mean Image : 重排图像文件之外，另生成一个重排后的平均图像文件。

Mean Image Only : 只生成重排后的平均图像文件。

Interpolation图像文件重采样和重写入的方式。

.Nearest Neighbour ：最快，但不推荐使用。

Bilinear Interpolation：可用于PET数据，但不是太适用于fMRI数据。

Fourier Interpolation：此选项仅适用于纯刚体变换，也就是说象元大小必须是相同，并且等方性（正方体）的[17, 14]。

Wrapping此参数指示一个volume中数据wrap around in的方向（此处具体理解有待大家补充）。

No wrapping：适用于PET数据或者已进行过空间变换的数据。

同时当你不确定自己数据类型时，推荐使用此选项。

Wrap in Y：适用于没有重排（resilce）过的在Y 方向上进行相位编码的MRI数据。

Masking因为扫描过程中被试总会或多或少有头动，造成同一个时间系列数据里所采集到的图像的边界不会完全重合。

在有些图像还有数据的地方（信号值大于0），其它一些图像已经超出了图像边界（信号值为0）了。

在这些信号为0的区域是无法采样数据的，因此SPM只要检测到某一幅图像在某个区域已经超出了边界（即信号为0），就会将其它所有图像的此区域信号值均设为0。

此做法相当于取了时间系列数据中所有图像的交集。

2.3 Realign: Estimate %26 Reslice将上述参数估计与数据重排合到一起做。

全部选项与参数原理均与2.1和2.2中对应项相同。