spm8fMRI数据处理

目录
SPM 简介与安装..............................................................................................................................1 一、数据准备(先设置数据输入与输出目录,再转换数据格式) ...................................................2 二、数据预处理流程 ....................................................................................................................... 2 0、预处理的 workflow ....................................................................................................................2 1、Slice Timing 时间层校正 ...........................................................................................................2 2、Realignment 头动校正 ..............................................................................................................3 3、Coregister 配准..........................................................................................................................5 4、Segment 分割.............................................................................................................................6 5、Normalize 空间标准化..............................................................................................................6 6、Smooth 平滑 ..............................................................................................................................8 三、GLM 模型与 Specify 1st-level.................................................................................................9 四、实例:任务态数据预处理与一阶分析的批处理 .................................................................... 13
SPM 简介与安装
SPM,即统计参数图,也就是这个软件的最终输出,它就是由英国伦敦大学的 Friston 教授 等人在通用数学软件包 Matlab 基础上开发的软件系统,其统计功能非常强大,设计这个软件 包的初衷就是采用统计的方法来处理 fMRI,PET 与 SPECT 的数据。用 SPM 进行数据处理
分析过程主要分为两大部分:预处理过程与统计分析过程。需要注意的就是,静息态、任务态 与 DTI 数据的预处理大致框架一致,但具体步骤不同,本教程主要讲任务态数据 处理。
数据预处理主要包括三个大框架:(1)Convert dicom files to hdr files and img images;(2) Temporal processing,即 Slice Timing;(3)Spatial processing, 包括 Realign、Normalize 与 Smooth。具体步骤下面有讲。
统计分析过程包括:个体分析与组分析。使用 Specify 1st level 做单个被 试(single subject)分析;使用 Specify 2nd level 做组分析(group analysis)。
先写一下 SPM8的安装:有必要说一下 SPM 实际不就是一个独立的软件,它相当于一个 用 Matlab 程序编写的工具箱,必须依赖 Matlab 的环境完成其功能。言归正传,首先将下载好 的 SPM8程序包导入 Matlab,复制整个 spm8文件夹到 MATLAB 的安装路 径:MATLAB\R2009a\toolbox\下。然后运行 Matlab,在其主窗口选择 File->set path->Add with Subfolders->spm8->save->close。设置完成后在 Matlab 中执行命令>>spm fmri。这样 出现了 spm8的操作界面(如下图),这也表示 spm8安装成功！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)。

一、数据准备(先设置数据输入与输出目录,再转换数据格式)
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。如原始 DICOM 图像放在 raw data 文件夹中,data 文件夹存放转换后的功能 像,data3D 文件夹中存放转换后的结构像。
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与标准化的信息,然后进行建模分析。
格式转换后 data 文件夹(功能像)中会有多对(与 TR 的个数一样)、img(图像数据)与、 hdr(矩阵数据);data3D 文件夹中只有一个、img 与、hdr 文件。
二、数据预处理流程
0、预处理的 workflow
1) DICOM to NIFTI(详见核磁数据格式转换) 2) Delete Images 3) Slice Timing 4) Realign 5) Normalize:①Normalize by using EPI templates,即使用公共的 EPI 模版来进行空间标准
化,这样的话就用不到 T1 结构像,也就不需要对 T1 像进行 Coregister 与 Segment; ②Normalize by using T1 image unified segmentation,即用 T1 像来进行空
间标准化,这样的话需要用到 T1 结构像,所以需要在 normalize 前先对 T1 像进行 Coregister 与 Segment,换句话说就就是用 coregistered and segmented T1 像来进行空 间标准化。另外,如果以后希望把功能激活图像叠加到结构像上,那么结构像也需要做一 次空间标准化。Parameters files 与功能像的 normalize 一样,也选择在 segment 中生成 的空间标准化参数文件(批处理中选择 Subj→MNI)。Images to write 选择在 segment 中场强校正后的结构像。这里的 voxel size 要设置结构像的大小,也就就是[1,1,1]。 6) Smooth 7) Detrend 8) Filte
1、Slice Timing 时间层校正
Slice Timing 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 Timing”,将出现一个对话