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fMRI实验设计及数据处理1组块设计（blockdesign)时间相关设计（event-relateddesign)混合设计（hybriddesign）一实验设计2Concepts:1Trial2Block实验设计组块设计+画线画线画线画线3Blockdesign的特点及注意事项1具有较好的detectionpower2比较简单，容易统计3从某任务当前block开始到下一次该任务block开始的时间间隔最好不要超过128秒（high-passedfilter）4刺激间间隔小的话block效应越高5在一定范围内Block内的trial数越多越好，但研究表明block时间不宜超过60秒实验设计组块设计4慢速事件相关实验设计：快速时间相关实验设计：实验设计事件相关实验设计spacedER16s5事件相关设计特点及注意事项：1能分离事件，处理更灵活2刺激间间隔越随机化（加jitter或nulltrial)越好3快速事件相关实验设计中，单个条件最好有40个trial左右实验设计事件相关实验设计6特点及注意事项：1能分离持续性神经活动（block）和短暂性神经活动（event)2处理和设计起来比较复杂，需要权衡的东西较多3要保证block和event的相关性不高实验设计混合实验设计7打开spm点击右下角dicomimport，转换成spm格式的图。Overview1预处理（preprocess）SlicetimingMotioncorrectionNormalizationSmooth2数据分析IndividualanalysisGroupanalysis二数据处理8Slicetiming：block设计可以不做这步event设计中如采用间隔扫描，先做slicetiming再做头动矫正；如采用序列扫描，则先做头动矫正再做slicetiming输入参数：【DATA】：输入数据（所有fr开头的数据）【numberofslice】:每个scan的层数【TA】：TR-(TR/层数)【SLICEORDER】:扫描顺序例如：13245768间隔扫，输入：“1:2:层数2:2:层数”【reference】：参考层（可以是第一层，也可以是中间层）二数据处理预处理9Realignment（头动矫正）这步一定要做做完以后会生成6个头动参数，这些参数可以放到后面的model中输入参数：选realigment:estimate&reslice【DATA】：选择数据（以a开头的数据）【RESLICEIMAGES】：SPMMANUAL中设定默认，北师大建议选“MEANIMAGEONLY”那项得到一个rp打头的参数文件。二数据处理预处理10Normalization：空间标准化三种配准方法：1直接把bold图像与EPI模板配2个体bold像与结构像模板配（coregister）、结构像与模板配、再把两个结果配准3先把个体结构像与bold像配（coregister）、对结构像做segmentation、再把bold像与segmentation结果配（SMP8MANUAL）二数据处理预处理11方法1直接把bold图像与EPI模板配1选择“Normalise:Estimate&Write”2选中“data”“newsbject”，在data下新出现的“subject”选项中作如下设置，“sourceimage”选择空间校准步骤中生成的mean文件，“imagetowrite”选择所有刚进行完校准的文件“ra*.img”，“templateimage”我们选择“EPI.nii”，其余采用默认设置，点绿三角运行。生成w开头文件12方法2：1coregister:estimate【reference】:结构像【source】:mean文件【otherimages】：选其他r开头头动后的结果2normalize:estimate&write【DATA】:newsubject【sourceimage】:结构像【IMAGETOWRITE】：结构像【TEMPLATEIMGE】：选SMP8文件夹内TEMPLATE文件夹中的T13normalize:write【DATA】:newsubject【ParameterFile】:*_sn.mat【ImagestoWrite】:所有rf文件二数据处理预处理13方法3：1coregister:estimate【reference】:mean文件【source】:结构像2Segmentation：【DATA】：选一步的结果（sn.mat文件）3normalize:write【DATA】:newsubject【sourceimage】:选上一步的结果（sn.mat文件）【imagetowirte】：所有头动矫正和slicetiming后的文件二数据处理预处理14Smooth：对数据进行平滑处理spm中默认平滑盒为888，如出不了结果，可以适当改小点，改为666生成s打头的文件。（check各个不同头的文件）二数据处理预处理15个体统计：individualanalysis(1-stlevel)输入参数：【directory】：要保存结果的文件夹【Unitsfordesign】：下面输入的onsettime是以秒为单位还是以scan为单位【Interscaninterval】：TR是多少秒【DATA&DESIGN】：分run输入【SCAN】：该run预处理后的文件sw开头的文件【CONDITION】:有几个条件就定义几个，然后输入条件的名字和相应的Onsettime,block设计输入duration，ER设计duration为0；【multipleregressors】:输入头动参数，预处理获得的rp开头的文件【HIGHPASSFILTER】:基本默认【MODELDERIVATIVES】:ER设计选第二项输入参数以后运行：得到spm.mat的文件然后进行估计（ESTIMATE）：选择spm.mat然后运行。然后按RESULT查看结果注意：microtimeresolution，如果参考层不是第一层，要输入层数。二数据处理数据分析16群体统计：2-ndlevel【Directory】：结果要保存的地方【DESIGN】：实验设计【SCAN】：1-stlevel生成的con文件输入参数后ESTIMATE按RESULT查看结果二数据处理数据分析17选择“results”选中“tcontrasts”，点击“definenewcontrast”,第一个任务“contrast”定义为“1”，第二个任务定义为“01”，第三个任务定义为“001”，第一个任务减第三个任务定义为“10-1”，第二个任务减第三个任务定义为“01-1”，第二个任务减第一个任务定义为“-11”181，删除前面不稳定的5个左右TR。包括预处理和数据分析。2，同一个被试不同的run，预处理要分开处理，统计分析时要放在不同的section处理。注意事项191，运行brainvoyager，创建项目。File-CreateProjectWizard-选择FMRproject-选择扫描仪获得的图像文件的格式（DICOM）-输入项目的名称-选择图像文件（数量多的功能像）-选择层数（后面的基本自动读取）-省略若干TR（25）-finish2，检查项目的特性，对话框“FMRProperties”自动出现。也可以通过“File”-“FMRProperties.”随时查看。3，点击verified，确认“Voxelresolutiondefinition”和“Temporalresolutionandslicetimingdefinition”。注：有些扫描仪给的图像使用File-newProject来建立。选择首张图像、省略数目和设置存储目录就可以。Brainvoyager处理步骤第一步，建立一个项目201，左边的3D工具栏，图标的含义分别为：显示和隐藏工具栏、显示和隐藏边框、显示减少列、显示增加列、显示减少排、显示增加排、减少过滤、增加过滤、调整窗户大小、缩小、放大。2，通过按pgup和pgdn键来翻页看图。3，通过“FMRProperties.”的“layout”图标，或者Options-LayoutAndDisplayOptions，设置显示图像的排列，包括首张显示图、几排和几列。4，通过同时按下“ctrl”键和鼠标右键来看选定图的放大图。第二步看3D图，排列和放大211，打开前面创建的frm项目文件。2，点击菜单栏“Analysis”-“StimulationProtocol.”启动刺激序列对话框。3，输入文件名（生成的文件存储为*.prt的刺激序列文件，可以用文本编辑器进行编辑，模板见后页）。4，输入条件名和编辑颜色5，分别定义每个条件的时间序列。1）逐个定义法：点击条件和“Intervals”定义每个条件每个刺激的发生和结束时间。2）图形定义法，block设计可以通过图形设置法简单完成创建。3）生成器生成法。如果不同条件交替次数多，逐个输入工作量很大，可以采用自行编辑prt文件的方法，也可以通过生成器，自动把presentation和eprime的文件自动生成prt文件。4）prt文件编辑法，按照后面提供的刺激序列模板，把时间序列改为自己的实验序列，存为*.prt文件。第三步，创建刺激序列22FileVersion:2ResolutionOfTime:msec（时间序列单位）Experiment:Annemiek1（实验名称）BackgroundColor:000TextColor:255255255TimeCourseColor:255255255TimeCourseThick:3ReferenceFuncColor:0080ReferenceFuncThick:3NrOfConditions:3（条件数目）AAA(条件1名称）7（刺激次数）016000（左=onsettime,右=offsettime，miliseconds）.5776573765114177130177170615186615227299243299283732299732340180356180color100100100FMRProperties-referencedprotocolfile进行连接。2，点击菜单Analysis-ComputeLinearCorrelationMaps。3，比较两个条件的激活，鼠标右键点击一条件，左键点击另外一条件，然后点击“HRF”和“go”。4，排列和放大的方法看图（第二步），注意使用过滤（theshold）按钮。5，兴趣区脑活动时间进程。鼠标点击或者选定一片区域，就出现兴趣区脑活动时间进程图。按下ctrl键，可以同时看两个兴趣区。6，可以把比较的结果存下来以后打开直接看。第四步，统计和分析26类似spm的预处理，处理后可以再进行第四步的统计分析，增加推论力度。1，点击菜单“Analysis”-“FMRDataPreprocessing.”。2，对原始数据处理越多，增加的error越多。一般后四项比较常用。3，生成一个新的frm文件。AAA_SCCAI_3DMCT_SD3DSS4.00mm_THPGLMF2c.fmr项目名_Slice校正_头懂校正_空间平滑（高斯过滤4毫米）_TemporalHighPass(GLMFourier)with2cycles/points_.Fmr4,头动参数图，红-X方向平移,绿-Y,蓝-Z,黄-X方向转头,紫红-Y转,青-Z转。鼠标右键点击头动图，显示具体参数，储存头动参数。第五步标准化处理271，打开预处理后的新项目文件，（AAA_SCCAI_3DMCT_SD3DSS4.00mm_THPGLMF2c.fmr）。2，点击菜单“Analysis”-“GeneralLinearModel:SingleStudy.”，打开“SingleStudyGeneralLinearModel”对话框。3，定义各种预测。鼠标右键点击右侧条件（不需要点击左键比较了，此时各条件已经归零）后，按“HRF”，形成第一种预测。点击“addpred”定义第二种预测，同理第三、四。4,按“Save”保存为*.sdm文件，按“go”（没存会自动生成AAA_SCCAI_3DMCT_SD3DSS4.00mm_THPGLMF2c_FMR_autosave.sdm文件。第六步一般线性模型统计分析（单个被试GLM)285，最底下的状态栏显示鼠标指示的坐标和统计值。6，点击“Analysis”-“OverlayVolumeMaps.”（或者CTRL+M)打开“StatisticalMaps”对话框。调整theshold让图更清晰简洁。也可以用左侧面板。7，观察不同条件间的比较。点击“Analysis”-“OverlayGeneralLinearModel”,通过控制+和-号，实现各种比较。复选框twosetrelativecontribution的作用：一般一种条件减去另一种条件是显示减后的激活，一种颜色来表示，如果选了后，会显示三种颜色，中间色代表两者有相同的激活量。8，按“OverlayGLM”对话框里面的“Save.GLM”键保存比较结果为*.glm文件。291，打开预处理过的fmr项目AAA_SCCAI_3DMCT_SD3DSS4.00mm_THPGLMF2c.fmr。2，点击菜单“Analysis”-“OverlayGeneralLinearModel”，打开“OverlayGLMContrastsandContributionMaps”对话框。3，点击“loadGLM”连接先前做过的一般线性模型（如果刚做完GLM，可以从这步做起）。4，设置需要比较的条件（+、-），按“ok”。5，在图片上用鼠标选择兴趣区，出现“ROISignalTimeCourse”窗口。6，鼠标右键点击ROI图（或点击左下角的小绿框），扩展隐藏的窗口。7，点击“ROIGLM”进入“ROIGLMSpecifications”对话框。在general菜单“designmatrixfile”导入先前做过的sdm文件（如果没有存，机器会有*autosave.sdm)；在contrast菜单，再重复设置一下+、-设置需要的比较。最后按“fitGLM”，立刻就得到ROI的统计检验表和模型拟合图。8，通过鼠标右键点击获得的图和表进行存储。第七步，深度分析GLM的兴趣区30观察每个事件或者条件的ROI时间进程。1，打开预处理过的fmr文件，通过点击菜单-analysis-overlayingaGLMcontrast装载模型。2，点击“Analysis”-“Event-RelatedAveraging”打开“Event-RelatedAveragingSpecification”对话框。3，“Functionaldatafiles”框显示当前项目，但如果要对多个run或者多个被试的数据一起分析，在这里加入多个run或者多个被试的项目。4，在“Availableconditionsinreferencedprotocolfiles”对话框里面选择要观察的事件或者条件。调整图形下面的单位和坐标宽度使图形重要的部分呈现在中间。5，按“createAVG”存储文件（*.avg)。6，在第四、七步进行ROI分析时，在ROI时间进程图的扩展图左下角，点击复选框“evenrelatingaveraging”，连接存储的*.avg文件。就可以观察和编辑事件相关的ROI分析图。第八步，事件相关的ROI分析311，类似第一步，建立vmr项目。点击“CreateProjectWizard”“ProjectCreationWizardicon”。2，在“ProjectType”选择VMRproject。3，在“Rawdataformat”选择“DICOM”。4，输入项目名称。选择scaner收集的图像目录，选择vmr类型图像（结构像）。5，缺省方式运行得到3D项目。6，通过CTRL+T来分别单独看“SAG”,“COR”and“TRA”图像。第九步，创建3D图像项目321，打开vmr项目。2，在自动打开的“3DVolumeTools”点击“FullDialog”，展开3D工具对话框。点击对话框菜单“Coregistration”-“SelectFMR.”,选择先前保存的预处理过fmr文件。这是，出现2*3的图像，上面是3D像，下面是功能像。但还没有完全配准。3，点击傍边的“Align”按钮，出现“FMR-VMRCoregistration”对话框，检查内容，点击“go”，完成配准。生成“*_IA.trf”和“_FA.trf”文件用于第13步。4，有5种targetdisplayoption，可点击选择看图。第十步，匹配功能和生理数据33把3D结构像和Talairach标准脑形进行配准，同时把功能像进行校准。1，打开建立了的vmr项目文件。2，展开3D工具对话框，点击对话框菜单“Talairach”，点击“findACpoint”，定位在右上图的AC点，然后点击“OK”。3，点击“findAC-PCplane”，定位右下图的AC-PC点位，然后点击“OK”4，点击“Transform”按钮。5，出现“SpatialTransformation”对话框，确认校准后的文件（*.trf）存储位置，按“go”。6,这时又回到了3D工具对话框，再继续定义8个参照点。第十一步，Talairach 配准配准34AC,PC,AP(themostanteriorpointofthecerebrum),PP(themostposteriorpoint),SP(thesuperiorpoint),IP(theinferiorpoint),RP(themostrightpoint)andLP(themostleftpoint）PCAP8个参照点35PPSPIPRPLP367，找到各个参照点位置，然后点击setpoint，逐个定位和检查。8，然后点击“saveTAL”存储Talairach校准文件（*.tal)。点击“ACPCTAL”出现“TalairachTransformation”对话框，检查“_3DT1FL_TAL.vmr”出现在“Resulting.VMRfile”里面，点击“GO”。新的3D图就自动出现在屏幕上。9，一般使用“Trilinearinterpolation”选项，选用“Sincinterpolation”选项图形好些，但速度慢。10，通过“Displaypartialgrid”、“Displayfullgrid”、“standerTALpoint”、“subjectTALpoint”来比较观看标准脑和被试的脑。37目的：把单个被试多个session的3D图像合并配准。1，打开其中一个vmr。2，在全展开的“3DVolumeTools”对话框，点击“Coregistration”“VMR-VMRcoregistration”的“SelectVMR”按钮。或者在菜单上“File”-“LoadSecondaryVMR”。先打开的vmr是源图像，在上层，而后打开的是目标图像，在下层，前者是动的，后者是固定的。3，点击旁边的“Align”按钮，存*.trf的新文件，按“go”。十二步，3D和3D自动配准38目的：把前面第五、十、十一和十二步形成的结果整合成一个标准3D图像。其中包括第五步生成的标准化后的功能像“*.fmr”文件；第十步生成的功能和结构结合像“*_IA.trf”和“_FA.trf”文件；十一步生成的配准的结构像“*.tal”文件；十二步生成的多个session合成的“.trf”文件。1，打开任何一个vmr文件（可以无关）。2，菜单上点击“Analysis”-“Create3D-AlignedTimeCourse(VTC)Data.”打开“VTCFileCreation”对话框。3，录入五个先前建立的文件。包括第五步生成的“*.fmr”文件；第十步生成的“*_IA.trf”和“_FA.trf”文件；十一步生成的“*.tal”文件；十二步生成的“.trf”文件。4，输入最后存储的“VTC”文件。(VTC=volumetimecourse)。点击“go”。十三步，功能像的Talairach 转换转换39405，把Talairach的功能像和结构像结合。打开Talairach了的结构像（*3DT1FL_TAL.vmr），点击菜单，“Analysis”-“Link3Dtimecourse(VTC)file.”，打开“Link3DVolumeTimeCourse(VTC)”对话框，选择之前建立和存储的vtc文件。6，虽然看不到激活，但对图点击鼠标右键的“ShowROItimecourse”，可以看到东西，说明连接成功。7，也可以在“3DVolumeTools”对话框的“SpatialTransf”栏目上点击“ShowVTCVol”来查看连接情况。点击后结构像消失，点击“ShowprimaryVMR”结构像又再现。也可以通过F8键切换功能像和结构像。8，存带功能数据的3D项目（*_VTC_TAL.vmr）。点击“File”菜单-“SavesecondaryVMR.”。41对3D的vmr项目进行统计分析，大致和2D的fmr分析相同。（一）、GLM分析。1，打开标准化后的vmr项目“aaa_3DT1FL_TAL.vmr”。2，连接vtc文件，把结构像和功能数据连接起来。点击菜单，“Analysis”-“Link3Dtimecourse(VTC)file.”，打开“Link3DVolumeTimeCourse(VTC)”对话框，选择之前建立和存储的vtc文件。3，点击菜单“Analysis”“GeneralLinearModel:SingleStudy.”。出现“SingleStudyGeneralLinearModel”对话框。可以点击“Load.”装载之前第6、9步做好的模型（*.sdm)，也可以重新建立模型。按“go”。4，鼠标右键点击彩色区域，显示兴趣区对话框。第十四步，3D功能像的统计分析421，点击“Analysis”-“OverlayVolumeMaps.”。（如果重新打开，要重复vmr-link3Dvtc-glm。2，点击“save”存储适用与vtc的glm文件（aaa_vtc.glm)。3，通过（+、-）选择比较的条件，按“ok”。重叠比较（overlayGLM)4344Thank You!45