fmri -數(shù)據(jù)預(yù)處理的步驟和原理
隔層掃描先時(shí)間層校正后頭動校正,順序掃描先頭動校正再時(shí)間層校正
步驟1: 時(shí)間層校正
時(shí)間層校正的原理:
保證所有掃描層在同一個(gè)時(shí)間點(diǎn),即一個(gè)完整的腦區(qū)掃描是同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)完成的,因?yàn)門R=2秒完成一次掃描,一共有45層,每層時(shí)間必然不一樣,所有采用插值法校正;下面是專業(yè)的話術(shù),需要背誦:
在 fMRI 掃描中,磁共振儀會逐層逐次采集腦圖像。由于生物生理學(xué)原因,這些層在時(shí)間上可能不會完全同步,導(dǎo)致圖像中的每一層對應(yīng)于不同時(shí)間點(diǎn)的腦活動。時(shí)間層矯正的目標(biāo)是將 fMRI 數(shù)據(jù)的時(shí)間軸對齊,以便可以正確地分析腦活動與刺激或任務(wù)之間的關(guān)聯(lián),有助于減少時(shí)間差異引入的偽影,從而提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

步驟2: 頭動校正
統(tǒng)計(jì)分析需要假設(shè)每個(gè)體素在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)都對應(yīng)大腦的同一個(gè)位置。頭動校正是去除頭動的干擾。一般大于 2MM 的平動或者角動大于2度的被試需要被舍棄?;蛘呤褂貌逯捣ㄌ娲鷶?shù)據(jù)。

步驟3:配準(zhǔn)
結(jié)構(gòu)像和步驟2生成的功能像進(jìn)行配準(zhǔn)
功能像(如fMRI或PET)提供了大腦活動的信息,而結(jié)構(gòu)像(如MRI)提供了大腦的解剖信息。通過將這兩種信息配準(zhǔn)在一起,可以更準(zhǔn)確地將功能激活區(qū)域定位到特定的解剖結(jié)構(gòu)中。

步驟4:分割
分割結(jié)構(gòu)像
分割通常是針對T1加權(quán)的結(jié)構(gòu)像進(jìn)行的。這一步驟的主要目的是將結(jié)構(gòu)像中的不同腦組織類型(如大腦皮層、白質(zhì)、灰質(zhì)等)分隔開來。這可以通過區(qū)分不同像素或體素的強(qiáng)度和特征來實(shí)現(xiàn)。
為什么需要分割:分割結(jié)構(gòu)像的目的是獲取不同腦區(qū)域的解剖學(xué)信息。這些分割后的區(qū)域可以用于定位功能激活的腦區(qū)域、構(gòu)建腦圖譜、進(jìn)行區(qū)域興趣(ROI)分析以及檢測腦結(jié)構(gòu)的變化等。
步驟5:標(biāo)準(zhǔn)化
標(biāo)準(zhǔn)化是將腦成像數(shù)據(jù)(包括結(jié)構(gòu)像和功能像)映射到一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)空間(如MNI空間)的過程。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)空間具有已知的坐標(biāo)系統(tǒng),使不同被試者之間的數(shù)據(jù)可比。
為什么需要標(biāo)準(zhǔn)化:標(biāo)準(zhǔn)化的主要目的是允許跨被試者之間的比較和統(tǒng)計(jì)分析。不同被試者的大腦形態(tài)和解剖結(jié)構(gòu)可能存在差異,標(biāo)準(zhǔn)化將這些數(shù)據(jù)映射到一個(gè)共同的坐標(biāo)空間,消除了個(gè)體差異,使研究者能夠更精確地比較不同被試者之間的功能激活模式。
步驟6:平滑
平滑通常應(yīng)用于fMRI數(shù)據(jù),以減少噪聲、改善信噪比,以及在統(tǒng)計(jì)分析中更清晰地觀察功能激活區(qū)域。fMRI數(shù)據(jù)表示大腦在不同時(shí)間點(diǎn)的活動,因此平滑是在時(shí)間序列數(shù)據(jù)上進(jìn)行的,以使信號在空間上平滑化。平滑的目標(biāo)是在空間上模糊數(shù)據(jù),而不是改變其頻率特性。
平滑通常使用高斯核函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。在每個(gè)體素周圍創(chuàng)建一個(gè)高斯濾波器,然后將鄰近體素的信號進(jìn)行加權(quán)平均。這樣可以使信號在空間上平滑化。所以需要設(shè)置大小,一般是體素的2到3倍.
步驟7:去線性趨勢
去線性趨勢的目的是消除數(shù)據(jù)中的線性趨勢,這些趨勢可能由于掃描儀漂移或其他因素而存在。去線性趨勢有助于使數(shù)據(jù)更平穩(wěn),減少了在時(shí)間序列分析中引入的誤差。
方法:去線性趨勢通常涉及擬合線性模型并將其從數(shù)據(jù)中減去,以去除線性趨勢。
時(shí)機(jī):去線性趨勢通常在濾波之前進(jìn)行。這是因?yàn)樵跒V波之前,去除線性趨勢可以減少在濾波過程中可能產(chǎn)生的偽信號。
步驟8: 濾波
濾波通常也應(yīng)用于fMRI數(shù)據(jù),但其目的是調(diào)整信號的頻率特性。在fMRI數(shù)據(jù)中,常見的濾波用途是時(shí)域?yàn)V波,以去除低頻趨勢信號,如線性趨勢、呼吸和心跳相關(guān)信號。這種濾波不會改變數(shù)據(jù)的空間特性,而是改變其在時(shí)間上的特性。
主要使用頻域?yàn)V波器(高通或者低通濾波器)
步驟9:去除頭動心跳等其他相關(guān)信號
步驟10:回歸分析