神经影像数据处理/处理/步骤/磁场图校正

神经影像数据处理/处理/步骤
配准和归一化	磁场图校正	生理噪声回归

磁场不均匀性

大脑组织的差异会导致静态磁场不均匀性，这会导致用于 fMRI 的快速且灵敏的 EPI 序列中的信号失真。这种失真在空气充盈的鼻窦与骨骼或组织接壤的区域（如额叶和颞叶）变得很严重。结果可能是图像的几何失真，甚至信号丢失，这使得很难在从 fMRI 时间序列计算出的激活图和未失真的解剖图像（通过较不灵敏的序列获取）之间实现准确配准。可以通过匀场在扫描过程中最大程度地减少磁场不均匀性。通过调整匀场线圈产生的许多一阶、二阶和更高阶磁场梯度，可以校正场失真。但是，可能需要或建议在预处理过程中考虑匀场无法克服的不均匀性。^[1]

场映射

场图是跨越空间的磁场强度的图像。可以通过获得具有略微不同的回波时间的两个信号相位图像来获得场图。相位图像之间的差异与任何给定位置的场强成正比。如果场完全均匀，则回波时间差引起的相位差在所有体素中都将相同，所得图像将为均匀灰色。场图可以在扫描过程中或在幻影上获取，然后用于校正任何几何失真。^[2]

偏场校正

如果没有关于磁场分布的先验知识，则可以从收集的图像本身估计强度变化。假设该图像是在没有偏差的情况下真实的图像与偏差场的失真效应的组合。通常依赖于马尔可夫随机场模型的校正算法用于确定最可能的失真模式，并通过从偏差图像中去除计算出的失真来重建假设的真实图像。偏场校正也可以（或确实）考虑组织分割，因为对不同类型的组织进行建模，然后使不同组织的强度分布相等。^[3]

实施

SPM

SPM 提供了两种方法来校正几何失真。当失真沿前后轴发生并且大脑的内在对称性不受影响时，Realign & Unwarp 针对这种良性失真而设计。但是，如果失真发生在其他轴上，例如左右方向，则应应用 FieldMap 工具箱和 VDM 实用程序来克服这些严重失真。

参考文献

↑ Hutton, Chloe; Bork, Andreas; Josephs, Oliver; Deichmann, Ralf; Ashburner, John; Turner, Robert (2002). "Image Distortion Correction in fMRI: A Quantitative Evaluation". NeuroImage. 16 (1): 217–40. doi:10.1006/nimg.2001.1054. PMID 11969330.
↑ Huettel, S. A., Song, A.W., & McCarthy, G. (2008). Functional Magnetic Resonance Imaging (2nd edition). Sinauer Associates, Inc: Sunderland, Massachusetts, USA.
↑ Guillemaud, R.; Brady, M. (1997). "Estimating the bias field of MR images". IEEE Transactions on Medical Imaging. 16 (3): 238–51. doi:10.1109/42.585758. PMID 9184886.

进一步阅读

[1] Hutton, Chloe; Bork, Andreas; Josephs, Oliver; Deichmann, Ralf; Ashburner, John; Turner, Robert (2002). "Image Distortion Correction in fMRI: A Quantitative Evaluation". NeuroImage. 16 (1): 217–40. doi:10.1006/nimg.2001.1054. PMID 11969330.

[2] Huettel, S. A., Song, A.W., & McCarthy, G. (2008). Functional Magnetic Resonance Imaging (2nd edition). Sinauer Associates, Inc: Sunderland, Massachusetts, USA.

[3] Guillemaud, R.; Brady, M. (1997). "Estimating the bias field of MR images". IEEE Transactions on Medical Imaging. 16 (3): 238–51. doi:10.1109/42.585758. PMID 9184886.

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