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神经影像数据处理/配准

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通常,配准是指对一系列图像进行空间对齐,可以是两幅图像之间,也可以是多幅图像体积之间。在方法上,这与重新对齐归一化重叠。然而,本节讨论的是功能图像和结构图像的配准。

如果目的是研究受试者的功能激活如何与自身解剖结构重叠,则需要将同一大脑的功能图像和结构图像对齐。然而,来自同一大脑的功能图像和结构图像之间的差异并非微不足道。与具有清晰区域边界轮廓的高分辨率结构图像相比,功能图像通常比较模糊,并且存在几何和强度失真。这里配准的基本思想类似于重新对齐,即定义一个成本函数,目标是最大程度地减少图像参数之间的差异。然而,由于功能图像的失真,六个参数的刚性变换可能不足以进行校正。根据失真的复杂程度,可以使用九个参数变换(另外三个额外参数来解释 x、y 或 z 轴上的缩放差异),甚至更复杂的算法来量化成本函数。同时,由于功能图像和结构图像之间对比度的不同,互信息比平方差之和更适合用作成本函数。

SPM 提供 COREGISTER 模块来实现配准

align_epi_anat.py 脚本计算两个数据集(通常是 EPI 和解剖结构数据集)之间的对齐,并将得到的变换应用于其中一个或另一个,使其对齐 [1]。变换的计算是将解剖结构与 EPI 数据对齐,但得到的变换可以用于任何指定的方向。基本输入是解剖结构和 EPI 数据集,哪个 EPI 体积应该是对齐的基准,对齐的方向(0/平均值/中位数/最大值/体积 #)以及需要对齐的方向(anat2epi/epi2anat),例如

align_epi_anat.py -anat ANATOMICALDATA -epi EPIDATA -epi_base 5

afni_proc.py 中,对齐块不是默认设置,但可以通过 do_block align 包含。默认情况下,这意味着 anat2epi 配准,可以通过以下选项更改

-volreg_align_e2a

参考文献

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1. 配准软件的比较 http://brainimaging.waisman.wisc.edu/~oakes/teaching/coreg_software_comparison.html
2. Huettel, S. A., Song, A.W., & McCarthy, G. (2008). 功能性磁共振成像 (第二版). Sinauer Associates, Inc: 桑德兰,马萨诸塞州,美国。

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