zhanghan_功能磁共振数据处理-北京2012+

OV
SPM数据分析基本流程
预处理部分
模型构建与 参数估计
常用工具与 参数设置
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2012/5/12
预处理流程
为什么要进行slice timing？
Slice timing重要性
Slice timing后
头动、梯度的eddy current等都会导致这种系统性的相邻层 信号强度的变化 通常会有只是大小而已。没有头动时，TR越长，这种差别 会越小；RF coil均匀性越好，eddy current矫正越好，层 选越好，这种差别也会越小
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Slice timing是什么?
SPM 假定每一个scan是同时获取的，但是……
slice timing常见问题1
• Slice timing：根据之前确定的扫描顺序输入 ！注意检查Matlab的结果报告！如果TR为2时 报告的“Your TR is 2.5”,则说明参数设错！ • Slice timing的reference slice要选择时间上的中 间层，而非空间上的中间层！这关系到slice timing估计的准确性。 • 多个run时，一定要分别输入数据！
头顶：3
注意！
• 如果用Matlab 和SPM 处理数据，文件名和 文件夹名应该设置为英文，最好中间没有 空格。不推荐使用中文。这是常见错误！
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2012/5/12
数据检查的重要性和必要性
• 处理数据的第一步应该是数据检查！ • SPM分析一步 数据检查 SPM分析一步 数据检查 SPM分析一步 数据检查 SPM分析一步 数据检查…… • 要对自己的数据完全了解，完全控制：
Matlab 6.5, Matlab 7.1, Matlab 7.3, Matlab 2009a, Matlab 2010a …
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Matlab基本概念: Working Directory
Matlab基本概念: Command window
working directory 即 current folder，所有的生成的数据，默认都是放在这里。 Matlab会最先搜索这里的文件。打开文件选择窗口，最先到这里。 •怎么每次要找半天才能找到我的数据所在文件夹？ •怎么我的程序一会能运行一会不能运行？ •SPM生成的结果报表ps文件到哪儿去了？ 相关命令：pwd cd dir
Matlab基本操作: 做一张好看的图
Matlab基本操作: 做一张好看的图
Matlab基本操作: 做一张好看的图
精心修缮你的图！ 可以在Figure上点Show Plot Tools 也可以在Command窗口中输入： figurepalette Matlab直接作的图，不够美观！ 图很重要，图没有美感， 增大了拒稿率！ Matlab可以作出美观的图！ 使用自带的Plot Tools来作漂亮的图！
主要内容
脑成像数据分析软件介绍 Matlab基本操作 利用SPM处理任务fMRI数据 利用REST /DPARSF处理静息态fMRI数据 静息态fMRI数据的ICA分析 我归纳的一些数据分析小窍门 一整套静息态fMRI数据分析流程示例
Matlab基本操作
Matlab界面的基本组成部分
The MathWorks Co.
Matlab基本操作: 写一个脚本
输入一列规则的数： 1:2:31 等于你输入了 [1 3 5 … 29 31] 20:-3:1 等于你输入了 [20 17 14 … 5 2] 矩阵点乘（两矩阵中对应的元素之间的运算）： a .* b
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2012/5/12
Matlab基本操作: 检查脚本改正错误！
脚本的纠错很重要！ 一定要心细！ 最好由另外一个人检查一遍！ 以免将错误结果带到文章中。
变量赋值： a = 14; b = [2 5 8]; c = [1 2; 3 4; 5 6; 7 8]; d = c; e = d'; clear e d c 改变路径： cd cd .. cd ../.. pwd dir ls 运算符： +, -, *, /, ^, sqrt, () >, <, ~=, >=, <= 2-2/24 a = 4; b = 3*a; 简单命令： sum mean std plot boxplot errorbar scatter imagesc
主要内容
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各种脑成像数据分析软件
• SPM (我用的最多，Windows/Linux，基于 Matlab，适合处理任务fMRI数据) • REST/DPARSF(A) (臧玉峰团队开发， Windows/Linux，基于 基于Matlab，静息态 静息态fMRI 分析工具，富含各种fMRI数据分析小工具) • AFNI (Linux，命令行方式，功能强大) • FSL (Linux，GUI/命令行方式) • BrainVoyager (收费，Windows/Linux，GUI界 面很方便，也可以命令行模式)
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各种脑成像数据分析软件
• SPM (我用的最多，Windows/Linux，基于 Matlab，适合处理任务fMRI数据) • REST/DPቤተ መጻሕፍቲ ባይዱRSF(A) (臧玉峰团队， Windows/Linux，基于 基于Matlab，静息态 静息态fMRI 分析工具，富含各种fMRI数据分析小工具) • AFNI (Linux，命令行方式，功能强大) • FSL (Linux，GUI/命令行方式) • BrainVoyager (收费，Windows/Linux，GUI界 面很方便，也可以命令行模式)
也可以选择其他的作图软件： 我推荐Office的Visuo， 还有就是可以和Excel很好兼容的 SigmaPlot。
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2012/5/12
主要内容
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变量编辑窗口
可以自由对变量内容进行编辑。 类似SPSS，EXCEL界面。 自由的复制粘贴。
变量太大内存不够了怎么办？
Workspace内储存“变量”。变量不会存在硬盘里，存在计算机内存中。 可以向windows里一样浏览变量，双击则打开变量。 内存中的数据，一旦关闭Matlab，不可恢复。 可以通过save命令，将workspace的数据转入Working directory中，以写 入硬盘的方式存起来。 load命令则相反。 注意：Workspace的数据，如删除需要用clear XXX删除，如只写clear， 将全删。
2012/5/12
主要内容
功能磁共振数据处理培训
张寒 研究员
杭州师范大学认知与脑疾病研究中心 hanzhang@hznu.edu.cn
2012/5/11
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脑成像数据分析软件介绍 Matlab基本操作 利用SPM处理任务fMRI数据 利用REST/DPARSF处理静息态fMRI数据 静息态fMRI数据的ICA分析 我归纳的一些数据分析小窍门 一整套静息态fMRI数据分析流程示例
结果查看时，没有激活怎么办？
• • • • • • • • • • • 检查onset time是否正确。 检查是否配准准确。 检查Mask是否正确。 被试量是否足够。Trial数目是否足够。 其他文献是否有相似实验 其结果 其他文献是否有相似实验，其结果。 查看趋势（降低阈值或者不做多重比较校正）。 试着将头动参数不作为回归子。 试着将平滑核放大。 尝试小体积校正（small volume correction） 尝试基于ROI的分析。 预实验的重要性（是否需要改实验设计？）
– 数据参数 – 处理效果 – 处理参数
数据检查：是否扫到脑顶？
• 如果被试脑袋大，或FOV不能包括全脑时， 可能出现脑顶数据缺失的情况。 • 配准也不能矫正。 • 在这种情况下 在这种情况下，首先要检查配准质量。在 首先要检查配准质量 在 配准质量不错的前提下，作出的激活区检 测结果，如果在脑顶激活，则不能算作真 实的激活。 （常见问题！）
利用SPM处理任务fMRI数据
• SPM99，SPM2，SPM5，SPM8 • MRI, fMRI, PET, EEG/MEG, (fNIRS) • SPM做的基本上是模型驱动(model‐based, or hypothesis‐driven)的激活区检测(activation detection) • 主要在GUI界面进行，当然也有一些batch • 很多基于SPM的很有用的toolbox • 可以利用spm函数结合matlab程序进行基本 的图像处理操作∙
BrainVoyager
fMRI, DTI, TMS, EEG和MEG数据分析 C++, parallel, multi‐core, multi‐processor, GPU 各种SPM可以做的预处理和统计分析 Surface map, cortex‐based realignment MVPA, ICA, cortical thickness, volume rendering
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2012/5/12
Matlab操作: 安装插件（SPM, REST ...）
•为什么我输入“rest”，没有弹出 REST软件的主界面窗口？
Matlab基本操作: 求助
Matlab安装插件是通过 Set Path来实现的。
doc doc plot help corrcoef
Matlab数据处理常用命令
AFNI
• 优秀的可视化 • 数据组织形式合理有效 • 利用提供的函数和Plug‐ins，几乎可以做任 何事 编写完脚本后 何事，编写完脚本后，一劳永逸。 劳永逸
Cox
FSL
• FMRI, MRI and DTI • 各种SPM可以做的预处理和统计分析 • MELODIC，ASL数据分析，BET，FAST，TBSS ……，可以用 可以用GUI • 用它所给的各种函数，你几乎可以对 MRI/fMRI做任何事，但是上手比较难 • 提供了各种模板： • • • • •
数据检查：图像质量
BOLD数据质量
对比度问题
强伪影
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2012/5/12
结果的检查（很重要！）
• 用Check Reg检查生成的Mask.img， ResMS.img和con*.img。 • Mask图像应该是一个中间没有孔洞，没有 条纹的白色的大脑形状的图像 应该覆盖 条纹的白色的大脑形状的图像。应该覆盖 所有你感兴趣的大脑区域。 • ResMS图像不应该有很多的白色亮点。 • 激活区位置不应该和ResMS亮点或Mask的孔 洞重合，这不是真实的激活。
Command窗口：你和matlab对话的地方。 如果在命令结束后不加“；”，matlab就直接打印结果，但是会慢！ 所以批处理时，一定要记得加“；”。 Matlab的报错信息，都会出现在这里，要留意观察！ •程序怎么没有运行出结果？ • 上面一行红字是什么意思？
Matlab基本概念: Workspace, variable
Analysis Group, FMRIB, Oxford, UK
Rainer Goebel
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2012/5/12
各种脑成像数据分析软件
• SPM (我用的最多，Windows/Linux，基于 Matlab，适合处理任务fMRI数据) • REST/DPARSF(A) (臧玉峰团队， Windows/Linux，基于 基于Matlab，静息态 静息态fMRI 分析工具，富含各种fMRI数据分析小工具) • AFNI (Linux，命令行方式，功能强大) • FSL (Linux，GUI/命令行方式) • BrainVoyager (收费，Windows/Linux，GUI界 面很方便，也可以命令行模式) • • • • • • •