freesurfer使用教程.doc

freesurferfreesurfer是一个处理大脑3D结构像数据，进行自动皮层和皮下核团分割的工具，用起来非常方便。freesurfer wiki上的教程也非常详细，但是有一点，freesurfer的命令很复杂，很难准确地记住每个参数该怎么设置。本人比较懒，不愿记，也记不住，每次都需要打开wiki进行对照。由于wiki非常详尽，每次都是在一大篇英文中搜索命令。在这里弄一个简洁版，只把分析流程所用到的命令贴在这里，以便查阅。一、数据处理 freesurfer分析3D，最好是原始的dcm数据，不要进行数据转格式转换和坐标变化，原始数据就可以。所以把数据放在sub1,sub2,sub3.,这样我们就可以用循环来做了。我们的计算机中心用的是PBS的系统，进行并行运算:#！/bin/bash# SUBJECTS_DIR is where you want to put your resultSUBJECTS_DIR=your_subjects_pathimge=ls your_subjects_path/sub1/*.IMA|head -n 1recon-all -s sub1 -i $imgerecon-all -all -s $sub1这就是分析一个被试的代码，然后用前面介绍过的sed命令，把sub1替换成其他被试编号，就生成了其他被试代码。然后 在端口敲入命令：sh 代码文件。数据就开始分析了。二、数据检查 数据检查主要tkregister2、 tkmedit、tksurfer三个命令结合起来。但是在这种视觉检查以前，应该先看前面recon-all.log文件是否报错。可是recon- all.log文件好大了，怎么办呢，用grep命令，查找一下文件里面有没有”error”,并输出含有“error”的行数：grep -n “error” recon-all.log如果都没有错误，那就OK.另外还有一个命令也很有意思，会自动帮我们察看是否存在top错误：mris_euler_number sub1/surf/lh.origmris_euler_number sub1/surf/lh.whitemris_euler_number sub1/surf/lh.pial如果这三个命令生成的数字完全一样，就没有top结构问题，然后我们再进行视觉检查,首先检查register:tkregister2 -mgz-s sub1-fstal-surf orig然后检查tkmedit 和tksurfer检查白质、灰质分割问题。tkmedit sub1brainmask.mgz rh.white -aux wm.mgz -aux-surfacelh.whitetksurfersub1 rh inflated检查的时候，一般在c130-170这部分slices问题比较严重，总是有脑膜被看成是灰质了，需要编辑brainmask.mgz，把它删掉。具体检查参看freesurfer wiki. 检查完毕后，根据编辑过的地方重新跑一下数据。根据recon-all的步骤，先register,然后是-autorecon2-cp,然后是-autorecon2-wm, -autorecon2-pial，-autorecon3。当register出现问题时，几乎需要完全重新算数据,其他的就从编辑过的最早步骤开始。例如，一个被试修改过cp、wm,那么就从cp开始重新算。recon-all -subjid sub1recon-all -autorecon2-cp -autorecon3 -subjid sub2recon-all -aurorecon2-wm -autorecon3 -subjid sub3recon-all -autorecon2-pial -autorecon3 -subjid sub4数据重新算后，还要一个一个地进行视觉检查一下，才能进行下一步数据统计分析.三、数据统计分析 开始进行数据分析了。首先把数据对齐到freesurfer自带的fsaverage空间上。数据跑完后，会自动出现在被试目录中。先把每个被试的数据叠加成一个4D的文件，而叠加顺序事先要设计好，把其他相关的变量也放进去。这里举一个简单例子：三组被试，每组两个被试：AA型、AB型、BB型，另外还有被试年龄数据，那么这个文件内容如下：GroupDescriptorFile 1Title g3v1Class AAClass ABClass BBVariables AgeInput sub1 AA 22Input sub2 AA 19Input sub3 AB 20Input sub4 AB 15Input sub5 BB 22Input sub6 BB 18当编辑好这个这个文件后，命名为g3v1.fsgd，意思是被试分为三组，一个连续变量。就运行下面的命令：mris_preproc -fsgd g3v1.fsgd-target fsaverage -hemi lh -meas thickness -out lh.thickness.00.mgzmris_preproc -fsgd g3v1.fsgd -target fsaverage -hemi rh -meas thickness -out rh.thickness.00.mgz上面的命令把被试的皮层厚度数据按照g3v1.fsgd中的被试顺序排列成一个4D的文件,左右半球分别生成一个文件。但是这些数据没有进行 smooth.然后我们进行10mm的smooth。可以用mri_info lh.thickness.00.mgz查看文件信息，如是不是有6个被试等。mris_surf2surf -hemi lh -s fsaverage -sval lh.thickness.00.mgz -fwhm 10 -cortex-tval lh.thickness.10.mgzmris_surf2surf -hemirh-s fsaverage -sval rh.thickness.00.mgz -fwhm 10 -cortex-tval rh.thickness.10.mgz生成的文件lh.thickness.10.mgz和rh.thickness.10.mgz是最重要的数据文件.可以用mri_info命令察看数据信息。下一步就要进行数据统计，在进行数据统计之前，我们还要做一些准备，举上面的例子吧。我想要检验三组被试皮层厚度是否存在差异，总体被试的皮层厚度与年龄的关系，每个组被试的皮层厚度与年龄的关系，不同组被试年龄与皮层厚度的关系是否有差异。我要做这些统计分析，就需要有design matrix. freesurfer默认design matrix从文件中读取，这些文件叫做mtx文件。准备mtx文件需要首先计算回归子的数据，公式为：Nregressors = Nclasses*(Nvariables+1) = 3*(1+1) = 6.这里我们的有三组，一个连续变量。所以有6各回归子。考察AA与AB的组间差异则为：1 -1 0 0 0 0考察AA与BB的组间差异则为：1 0-1 0 0 0考察AB与BB的组件差异则为：0 1-1 0 0 0所有被试皮层厚度与年龄的关系：0 0 0 0.333 0.333 0.333AA组内皮层与厚度的关系：0 0 0 1 0 0AA组与AB组皮层与厚度关系是否存在差异：0 0 0 1 -1 0AA组与AB和BB组皮层厚度与年龄的关系是否存在差异：0 0 0 1 -0.5 -0.5现在我们准备好了上面的所有文件，分别命名为 1.mtx、2.mtx、3.mtx. 7.mtx终于可以最后统计了，命令如下 ：mri_glmfit -y lh.thickness.10.mgz-fsgd g3v1.fsgd -C C1.mtx -C C2.mtx-C C3.mtx -C C4.mtx . -C C 7.mtx -surf fsaveragelh -cortex -glmdir g3v1.lh这样结果就存放在g3v1.lh文件夹中，在这个文件夹中，还会生成7个子文件夹，每个文件夹对一个 统计比较，里面最重要的文件时一个叫做sig.mgz的文件四、数据结果的整理和报告 当统计分析完后，需要对数据进行查看和整理，到底显著没有啊。首先肉眼看一下吧,看一下AA与AB有没有差异,p0.01:tksurfer fsaverage lh inflated -annot aparc.annot -fthresh 2 -overlay g3v1.lh/C1/sig.mgh如果有激活，下一步就是进行校正，这里就做Clusterwise Correction。mri_glmfit-sim -glmdir g3v1.lh/C1-sim mc-z 5000 4 mc-z.abs -sim-sig abs -overwrite这里用的Monte Carlo检验, 5000次, pAB,那么就用“mc-z.pos”和 “-sim-sig pos”。overwright就是要把原始数据覆盖，生成一个新的CSD文件，放在C1文件夹中。这是一个文本文件。这一步需要几个小时的时间，这一步完成后，查看校正后的结果：tksurfer fsaverage lh inflated -annotg3v1.lh/C1/mc-z.abs4.sig.ocn.annot-fthresh 2 -curv -gray或者tksurfer fsaveragelh inflated-annotg3v1.lh/C1/mc-z.abs4.sig.ocn.annot -fthresh 2 -overlay g3v1.lh/C1/mc-z.abs4.sig.cluster.mgh这就是最后的结果。