磁共振实验数据SPM8处理流程

磁共振实验数据SPM8处理说明

一、数据准备

为方便后续的数据处理，如果数据分散处理后整合，建议所有处理数据路径保持一致，要统一路径。处理前首先要采用数据转换软件将dicom数据转换成SPM 解析格式，转换时格式请选择NIfTI，可用SPM输入面板中的DiCOM Import模块转换，也可以采用专门的转换软件，如MRIcovert。然后进行数据预处理，预处理结束后到matlab安装目录中备份spm*.ps文件，其中包含了空间校正和标准化的信息，然后进行建模分析。

二、数据处理流程

1：Slice Timing

Spm8和以往版本一样，先安装matlab7.1以上版本，然后将spm8文件夹放在matlab安装目录中，我们一般放在toolbox文件夹中，然后启动matlab用菜单中设置路径命令增加spm8的路径并保存。之后我们运行命令：spm fmri，这样将打开spm8的操作界面，

我们称左上侧的窗口为按钮窗口(button window)，左下侧的窗口为输入窗口(input window)，右侧大窗口为树形结构窗口或图形窗口(Tree Building Window or the graphics window)。

Slice Timimg用来校正1个volume中层与层之间获取(采集)时间的差异，对事件相关设计的实验尤为重要。我们在按钮窗口中的预处理面板中点击“Slice Timimg”，将出现如下对话框：

在spm8和spm5中，每一步处理都采用了直观的“树形结构”的面板，如果一个分支项左面有“+”号，你可以双击显示子分支项，如果一个分支项右面有“<—X”号，你必须为之指定选项(否则不能运行该tree)，分支项的选项在其右侧面板指定，而帮助信息则在下面的面板中显示。如果我们处理数据没有特殊需求，我们只关心带有“<—X”项目并完成输入即可，其余均可采用默认设置。另外注意在Tree Building Window的顶部菜单，新增了一个菜单项“TASKS”，在使用批处理分析时非常重要。对上图右侧选项我们做如下设置：Data，点击data并在下面的面板中点击“new session”,这样在data下会出现“session”的分支项，选中该项并点击面板下方的“select files”，然后用spm文件选择器选择你要处理的数据，最后点击“down”。选择数据时可以把静息态、数值任务和物理大小任务分为三个session来选（data——new session——session），也可以作为一个session来选，结果是一样的。

Number of Slices，我们输入每祯图像的层数，如“32”

TR，我们输入重复时间，一般为2秒，我们输入“2”

TA，是每祯图像获取第一层开始到获取最后一层图像的时间间隔，我们输入TR-TR/nslice，可直接输入公式，如我们输入“2-2/32”

Slice order，我们输入“1:2:31,2:2:32”。指定层获取顺序的层次序参数是一个含N个数的向量，这里N是每个volume所含的层数。每一个数表示该层在图像(volume)中的位置。向量内的数字排列顺序是这些层的获取时间顺序。如行向量[135791113151719212325246810121416182022 24](在Matlab中可表示为[1:2:25,2:2,25])各种扫描类型和输入的层顺序如下：ascending升序扫描(first slice=bottom):[1:1:nslices]；descending降序扫描(first slice=top):[nslices:-1:1]；interleaved间隔扫描(middle-top):for k=1:nslices,round((nslices-k)/2+(rem((nslices-k),2) *(nslices-1)/2))+1,end；interleaved(bottom->up):[1:2:nslices 2:2:nslices]，如[1:2:25,2:2,25]；interleaved(top->down): [nslices:-2:1,nslices-1:-2:1]

Reference Slice,我们输入“31”。选择参考层，通常选择n slice/2，如25层时选择13层作为参考层。

Filename Prefix，是指新生成的图像前加何标记，一般采用默认设置。

最后点击面板上方的向右的绿色三角即开始运行。运行完后将会生成一系列a*.img文件，这就是时间校准后的数据。

注意很多研究者容易将时间校准和空间校准顺序颠倒，一般的观点是如果图像获取是隔层（interleaved）进行的，如1、3、5、7、9、2、4、6、8、10，则要先进性slice timing再进行realign,如果图像各层是连续(sequential)获取的，如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，则要先进行realign再做slice timing。

2：Realignment

即使我们对被试的头部做了很好的固定，在实验过程中，被试也会不由自主的有一些轻微的头动，这在fMRI实验中尤为明显。这一步就是把一个实验序列中的每一帧图像都和这个序列的第一桢图像按照一定的算法做对齐，以矫正头动。做完这一步，能给出该序列中被试的头动情况，以作为是否放弃该数据的依据，如果头动超过1个voxel（功能图像扫描矩阵一般是64*64，则体素的大小为（FOV/64）*（FOV/64）*（层厚+层间距）），则要考虑放弃该时间点数据。该程序利用最小二乘法(least squares approach)原理和含6个参数(刚体模型)的空间变换，对从一个被试获取的时间序列进行校正。用户可指定某个volume 作为随后volumes的参考。可以是第1个volume，也可选择比较有代表性的volume(更明智的选择)，例如选择磁场相对稳定的第4个volume。校正信息(头动信息)将在结果窗口(Graphics Window)显示。每个Session的校正信息将存储为rp*.txt，其中*为Session数据集名称。另外，头动校正信息将以plot图形显示。如下图：Translation表示被试头部在X，Y，Z三个方向的平移，分别用蓝，绿，红三种颜色表示。Rotation表示被试头部在实验过程当中绕X(L-R)，Y(A-P)，Z(S-I)三条轴的转动角度。横坐标代表这个序列所采集的所有图像，纵