DTI數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用_第1頁(yè)
DTI數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用_第2頁(yè)
DTI數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用_第3頁(yè)
DTI數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用_第4頁(yè)
DTI數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用_第5頁(yè)
已閱讀5頁(yè),還剩69頁(yè)未讀 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶(hù)提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

DTI數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用1整理課件Page2內(nèi)容提綱DTI的研究?jī)?nèi)容DTI數(shù)據(jù)處理流程DTIStudioFSL:FMRIB’sDiffusionToolbox2整理課件Page3擴(kuò)散張量成像的研究?jī)?nèi)容纖維跟蹤算法基于DTI的應(yīng)用研究3整理課件DxyxyDyyDyz=(v1v2v3)0λ20擴(kuò)散張量的數(shù)學(xué)描述D=

特征分解特征值:λ1≥λ2≥λ3>0特征向量:vi⊥vj,i≠j

Page4DxxDxyDxzλ100v1

v2DxzDyzDzz00λ3v34整理課件Page5確定性跟蹤算法跟蹤終止條件Morietal.,AnnNeurol,19995整理課件Page6確定性跟蹤結(jié)果Catanietal,Brain,2005粗大的白質(zhì)纖維束6整理課件UncertaintyPage7纖維走向的不確定性Jones,MRM,2003LinearityBootstrap方法7整理課件Page8概率跟蹤算法DirectionUncertaintyDTINoisePartialVolumeEffectsSlidefromTriNgo8整理課件Page9概率跟蹤的方法Non-parametric(modelfree)approachesBootstrapmethodHARDI:Q-ball,DSIParametricapproachesPriorknowledgeandmodels:BayesianframeworkProbabilitydensityfunction(PDF):local,globalHowtoestimatethedistributionoffiberorientationswithinavoxel?9整理課件Page10

概率跟蹤的思想Reference:Behrens,T.E.etal.Characterizationandpropagationofuncertaintyindiffusion-weightedMRimaging.MagnResonMed50,1077-88(2003).10整理課件Page11概率跟蹤結(jié)果Frimanetal,IEEETMI,200611整理課件Page12概率跟蹤的優(yōu)點(diǎn):估計(jì)纖維走向的不確定性,一定程度上解決纖維交叉問(wèn)題研究FA較低的灰質(zhì)腦區(qū)之間的解剖連接跟蹤結(jié)果對(duì)噪聲更穩(wěn)定定量描述空間任意兩個(gè)體素之間的連接概率概率跟蹤的缺點(diǎn):需要采集較多梯度方向的DTI圖像計(jì)算量大,耗時(shí)12整理課件Page13Connectivity-basedclassificationof thalamicvoxelsproducesclustersBehrensetal,NatureNeuroscience,200313整理課件Page14ImprovementsonthediffusiontensormodelsinglefibremultiplefibresSlidefromSaadJbabdi14整理課件Page15確定性跟蹤常用軟件:DTIStudio,MedINRIA,3DSlicer等概率跟蹤常用軟件:FSL://fmrib.ox.ac.uk/fsl/fdt/15整理課件Page16擴(kuò)散張量成像的研究?jī)?nèi)容纖維跟蹤算法基于DTI的應(yīng)用研究16整理課件Page17擴(kuò)散屬性測(cè)度以上三種情況的ADC=0.7x10-3mm2/s17整理課件Page1818整理課件Page1919整理課件Page2020整理課件Page21基于擴(kuò)散屬性測(cè)度的臨床研究基于全腦配準(zhǔn)的分析方法基于體素的統(tǒng)計(jì)分析〔VBA〕基于白質(zhì)骨架的空間統(tǒng)計(jì)分析〔TBSS〕基于感興趣區(qū)的分析方法手工畫(huà)感興趣區(qū)的方法基于纖維重建的定量分析21整理課件Page22Voxel-BasedAnalysis(VBA)VBMonFA(Ashburner,2000;Rugg-Gunn,2001)StrengthsFullyautomated&quickInvestigationwholebrainImplementationstepsPreprocessingNormalizationofFAimagesSmoothVoxelwisestatistics(e.g.controls–patients)IssuesAlignmentdifficult;smallestsystematicshiftsbetweengroupscanbeincorrectlyinterpretedasFAchangeNoobjectivewaytochoosesmoothingextent(6,8or10mm?)22整理課件Page2323整理課件Page2424整理課件Page2525整理課件Page2626整理課件Page2727整理課件Page2828整理課件Page2929整理課件Page3030整理課件精神分裂癥患者的VBA分析

FA降低的腦區(qū):????????cerebralpeduncle;frontalregions;inferiortemporalgyrus;medialparietallobes;hippocampalgyrus;Insula;rightanteriorcingulumbundle;rightcoronaradiata

Page31Haoetal.Neuroreport200631整理課件Page32Tract-BasedSpatialStatistics(TBSS)PartofFSLsoftware(://fmrib.ox.ac.uk/fsl/tbss/index.html)OvercomethedrawbacksinVBAmethod,suchasalignmentissueandsmoothingissueFlowchart32整理課件Page33TBSSstepsindetail:preprocessing-createFAimagesfromyourdiffusionstudydatatbss_1_preproc-prepareyourFAdatainyourTBSSworkingdirectoryintherightformattbss_2_reg-applynonlinearregistrationofallFAimagesintostandardspacetbss_3_postreg-createthemeanFAimageandskeletoniseittbss_4_prestats-projectallsubjects'FAdataontothemeanFAskeletonstats(e.g.,randomise)-feedthe4DprojectedFAdataintoGLMmodellingandthresholdinginordertofindvoxelswhichcorrelatewithyourmodel.33整理課件Page34Docross-subjectvoxelwisestatsonskeleton-projectedFA34整理課件Page35Fig.TBSSresultsfrom15MSpatients.A,B:3DsurfacerenderingsofthemeanFAskeleton.C:YellowshowsthewhereFAcorrelatesnegativelywithEDSSdisabilityscore.D:Redasabove.InCandD,greenshowsthemeanFAskeleton,blueshowsthegroupmeanlesiondistribution,andthebackgroundimageistheMNI152.Smithetal.,NeuroImage,200635整理課件Page36Scholzetal.,NatureNeuroscience202136整理課件Page37TBSSdataacquisitionrequirement:

Voxelsizeshouldbelessthan3×3×3mm3.Atleastoneb=0shouldbeacquired;ideallyoneb=0imageforeveryeightdiffusion-weightedimages.b-valueshouldbeatleast800s/mm2.Atleastsix-gradientdirectionsmustbeacquired.itisbettertousemoreuniquesamplingdirections(withisotropicangulardensity18)thantoobtainrepeatsamplesofthesamesetofdirections.SNRinthediffusion-weightedimagesshouldbemaximized.AnexampleprotocolthatshouldleadtosufficientlyhighSNRishavingb=1,000smm–2,24diffusion-weightedimagesandSNRgreaterthan15intheb=0image.37整理課件Page38Thedatashouldnotbeupsampled(e.g.,throughunfilteredzero-paddingduringreconstruction)ifthisisdoneinsuchawayastointroduceringingintothedata.Ifmultiplerepeatsofb=0ordiffusion-weightedimagesaretobeacquired,theymustnotbeaveragedonthescanner(astheymustbecoregisteredbeforeaveraging,andanyriskofaveragingthecomplexdatashouldbeavoided).Fatsaturationshouldbeusedwheneverpossibletoremovesignalfromthescalp,whichcandisruptsignalinthebrainowingtochemicalshiftorghostingartifacts.Avitamincapsuleleft–rightmarker(oil,notwater)shouldbeattachedtotherightsideoftheheadtoavoidanyleft–rightambiguitiesduringdataconversionandanalysis.38整理課件Page39Computingequipment:Unix-basedcomputers.AppleMac(runningMacOSXversion10.4orhigher)andPCs(runningLinuxflavorsRedHat9,Enterprise,FC4,Suse9.0-9.3orDebian)HighRAMrequirements(particularlyiftensofsubjectsareusedinastudy),itislikelythatthecomputerwillneedtobe64bit.Thecomputershouldhaveatleasta1GHzCPUclock,1GBRAM,5GBswapand20GBfreeharddiskspace.Ifmultiplenetworkedcomputers(oracomputercluster)areavailable,theregistrationstepscanbeparallelized,greatlyreducingthetotalcomputationtime.39整理課件Page40白質(zhì)纖維束的定量分析FA:LeftCingulum(Red)>RightCingulum(Blue)ParameterizationprocessGongetal,HumanBrainMapping,200540整理課件Page41同正常人相比,早期盲人的視放射白質(zhì)擴(kuò)散異常,F(xiàn)A值顯著降低,ADC和λ23顯著升高。早期盲人大腦白質(zhì)擴(kuò)散異常研究Shuetal,HumanBrainMapping,202141整理課件Page42單張量模型的假設(shè)無(wú)法解決纖維交叉問(wèn)題纖維跟蹤技術(shù)的準(zhǔn)確性缺乏嚴(yán)格的評(píng)價(jià)體系擴(kuò)散張量成像的局限性42整理課件Page43內(nèi)容提綱DTI的研究?jī)?nèi)容DTI數(shù)據(jù)處理流程DTIStudioFSL:FMRIB’sDiffusionToolbox43整理課件Page44數(shù)據(jù)處理的根本流程44整理課件Page45

DWIfromScannerS0

S1

S2

S3

S4

S5S6……45整理課件Page46PreprocessingDICOMdataconversionImagequalitycheckEddycurrentcorrection46整理課件Page47內(nèi)容提綱DTI的研究?jī)?nèi)容DTI數(shù)據(jù)處理流程DTIStudioFSL:FMRIB’sDiffusionToolbox47整理課件Page48DTIStudios:///Download&InstallUserManualMailinglist48整理課件Page49LaunchingtheProgramandHardwareRequirementDtiStudio-latest-x86.exeforWindowssystemMorethan1GBRAMisrecommended49整理課件Page50MainFunctionsImageViewerDiffusionTensorCalculationFiberTrackingandEditing3DVisualizationImageFileManagementROIDrawingandStatistics50整理課件Page51Howtodotensorcalculationandfibertracking?51整理課件Page52E:\work\Training\ExampleDataRawdata:MRIcroNdcm2nii.exe(.img,.hdr,.bvec,.bval)Eddycurrentcorrection:AIRTensor,FA,MDcalculation:DTIstudioFibertractography:DTIstudioROIselection52整理課件Page53第一步:對(duì)原始DICOM數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。利用MRIcroN軟件中的dcm2nii.exe工具,將DTI原始數(shù)據(jù)文件夾拖入,即可得到DTI掃描的梯度編碼文件.bval和.bvec,以及轉(zhuǎn)換后的NIFTI格式的圖像文件〔OutputFormat選擇4DNIfTIhdr/img〕。53整理課件Page54第二步:對(duì)DTI圖像進(jìn)行頭動(dòng)和渦流校正。翻開(kāi)DTIstudio,File->MRIView3D,選中上一步得到的4D.img文件,ImageParameters中選擇ImageFileFormat為Analyze,點(diǎn)擊OK,然后在Image面板ImageProcessing區(qū)域選擇AutomaticImageRegistration(AIR),按圖3進(jìn)行設(shè)置,然后點(diǎn)擊OK,等圖像配準(zhǔn)完成后,在Image面板的OrthogonalViews區(qū)域的文件下拉框中看到Air_開(kāi)頭的一系列文件,為校正后的DTI圖像文件,點(diǎn)擊Save,將Air_開(kāi)頭的所有文件選中,選擇RawData,保存為一個(gè)4D的.dat文件。MRIView3D參數(shù)54整理課件Page55AIR的參數(shù)設(shè)置55整理課件Page56頭動(dòng)和渦流校正后的DTI圖像保存56整理課件Page57第三步:張量解算以及FA,ADC等擴(kuò)散指標(biāo)的計(jì)算。翻開(kāi)DTIstudio,File->DTIMapping,選擇PhilipsREC格式,Continue,按圖5進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,Addafile中選中上一步保存的4D.dat文件,點(diǎn)擊OK,在DtiMap面板的Calculation區(qū)域選中Tensor,ColorMapetc.〔計(jì)算ADC值選擇ADC-Map〕,根據(jù)圖像選擇噪聲水平,點(diǎn)擊OK,然后等DTIStudio算完后在Image面板的OrthogonalView區(qū)域可看到計(jì)算出來(lái)的各種擴(kuò)散屬性文件。對(duì)于想要保存的文件,如FA,EigenVector-0,ColorMap-0等可以分別進(jìn)行Save〔.dat格式〕,便于下一次查看和使用。57整理課件Page58DtiMap面板進(jìn)行張量解算58整理課件Page59各種擴(kuò)散屬性的顯示59整理課件Page60第四步:纖維跟蹤及可視化。第一種方法:基于前面步驟,在DtiMap面板的FiberTracking區(qū)域點(diǎn)擊FiberTracking,然后進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,點(diǎn)擊OK,就會(huì)進(jìn)行基于全腦體素〔FA>0.2〕的纖維重建;第二種方法:如果上一步已保存FA和EigenVector-0文件,可重新翻開(kāi)DTIStudio,File->Fiber-Tracking,選上FA-Map文件和PrincipleVector文件,并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,點(diǎn)擊OK,就會(huì)進(jìn)行基于全腦體素〔FA>0.2〕的纖維重建。通過(guò)任何一種方法,算完后右下角會(huì)出現(xiàn)Fiber面板,再此面板中可以對(duì)特定纖維束進(jìn)行顯示和編輯,并可以對(duì)纖維屬性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。60整理課件Page61纖維跟蹤方法261整理課件Page62纖維跟蹤的參數(shù)設(shè)置62整理課件Page63重建纖維束的可視化63整理課件Page6464整理課件Page65MajorwhitemattertractsReference:WakanaS,CaprihanA,PanzenboeckMM,etal.,Reproducibilityofquantitativetractographymethodsappliedtocerebralwhitematter.Neuroimage,2007,36(3):630-644.65整理課件Page66纖維屬性的統(tǒng)計(jì)分析66整理課件Page67NewModulesROIEditorROIdrawing,sel

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶(hù)所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶(hù)上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶(hù)上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶(hù)因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論