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Traiter les images de diffusion du centre IRMf avec FSL et TBSS

Traiter les images de diffusion du centre IRMf avec FSL et TBSS. O. Coulon, J.-L. Anton, M. Roth. Diffusion. Les images de diffusion du centre IRMf. anat01/. sujet_anat01.nii. sujet/. anatomie, T1. (1x1x1mm 3 ). diffusion, 80 directions. sujet_diffusion/. sujet_dw.nii.

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Traiter les images de diffusion du centre IRMf avec FSL et TBSS

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Presentation Transcript

  1. Traiter les images de diffusion du centreIRMfavec FSL et TBSS O. Coulon, J.-L. Anton, M. Roth

  2. Diffusion Les images de diffusion du centreIRMf anat01/ sujet_anat01.nii sujet/ anatomie, T1 (1x1x1mm3) diffusion, 80 directions sujet_diffusion/ sujet_dw.nii (1.89x1.89x2.33mm3) diffusion, 80 directions + 8 images T2 (b=0) sujet_dwi.nii 0 0 0 0 0 0 0 0 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 … … 1000 1000 1000 1000 1000 1000 (1.89x1.89x2.33mm3) bvals diffusion, 8 images T2 (b=0) sujet_t2_multi.nii (1.89x1.89x2.33mm3) 0 0 0 0 0 0 0 0 -0.834348 0.9726 -0.169126 -0.10601 -0.830245 … … -0.764557 0.397774 -0.723579 bvecs diffusion, Moyenne des 8 images T2 (b=0) sujet_t2.nii (1.89x1.89x2.33mm3)

  3. FSL FSL • http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/ • IRM fonctionnelle • IRM anat, segmentation, VBM • IRM diffusion : • FMRIB’s diffusion Toolbox: FDT • Tract-Based Spatial Statistics: TBSS • Deux tutoriaux: • http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fslcourse/lectures/practicals/fdt • http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/FDT/UserGuide • Une note • https://www.evernote.com/shard/s5/sh/cdf9e621-ce4f-49d8-8dec-7ad4b109238e/4d5dae97f691e9c37dd7abf5de9a9719 • Cette présentation: • https://dl.dropboxusercontent.com/u/3372764/fsl-tbss.pptx

  4. FSL Masque du cerveau et BET sujet_dwi.nii nodif.nii sujet_t2.nii nodif nodif_brain Valeur par défaut: 0.5 Probablement à baisser (0.3-0.5) A vérifier avec FLSVIEW

  5. FSL FSLView File-> Add File-> Open options affichage transparence

  6. FSL Correction des mouvements et des distorsions: Eddy Current sujet_dwi.nii data.nii Recalage de toutes les images sur la première Correction des distorsions dues aux courants de Foucault Temps de traitement: 10 à 15mn

  7. FSL Estimation des tenseurs: DTIFIT • Sortie: • dti_FA.nii.gz • dti_L1.nii.gz • dti_L2.nii.gz • dti_L3.nii.gz • dti_MD.nii.gz • dti_MO.nii.gz • dti_SO.nii.gz • dti_V1.nii.gz • dti_V2.nii.gz • dti_V3.nii.gz anisotropie fractionnelle 0 0 0 0 0 0 0 0 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 … … 1000 1000 1000 1000 1000 1000 valeurs propres bvals diffusivité moyenne mode d’anisotropie (-1:oblate, 0: isotrope, 1:prolate) 0 0 0 0 0 0 0 0 -0.834348 0.9726 -0.169126 -0.10601 -0.830245 … … -0.764557 0.397774 -0.723579 b=0 bvecs vecteurs propres

  8. FSL FSLView: FA

  9. FSL FSLView: MD

  10. FSL FSLView: 1ervecteurpropre, carte RGB

  11. FSL FSLView: 1ervecteurpropre, direction

  12. TBSS TBSS: tract-based spatial statistics - concept Val max FA1 recalage Squelette ‘standard’ FA2 Pour chaque voxel du squelette: une valeur par sujet Représente le centre des grands faisceaux (communs à tous les sujets) Suj 1 Suj 2 Suj 3 Voxel 1 Voxel 2 FA3 … Voxel N

  13. TBSS TBSS: tract-based spatial statistics - méthode Sujet1_FA.nii Transformation (affine) vers un espace standard (e.g. MNI152) et reéchantillonage 1x1x1mm Sujet2_FA.nii Recalage vers un template commun (non-linéaire) … SujetN_FA.nii Moyenne des images et calcul du squelette Pour chaque sujet: Pour chaque point du squelette: attribution de la valeur de FA la plus “significative”  Un squelette “valué” par sujet Statistiques univariées, en chaque point du squelette (GLM). Comparaison inter-groupe.

  14. TBSS TBSS: préparation des sujets • Copier toutes les images de FA (dti_FA.nii.gz) dans un répertoire commun (e.g. TBSS/), avec un nom différent (e.g. groupe_sujet_FA.nii.gz). • Dans ce répertoire exécuter le script suivant: • > tbss_1_preproc *.nii.gz • Ce script prépare les images, i.e.: • supprime les artefacts de bords de cerveau • met à zéro la première et dernière coupe. • Création d’un répertoire FA/ quicontient les images préparées, et d’un répertoire origdata/ qui contient les images originales.

  15. TBSS TBSS: recalage • On reste dans le répertoire TBSS/ • Il faut exécuter le script suivant: • > tbss_2_reg –T • ou: • > tbss_2_reg –t target • ou: • > tbss_2_reg –n Tous les sujets sont recalés sur le template FMRIB58_FA Temps de calcul: (NB_sujets x 10) mn Recommandé Les sujets sont recalés sur l’image ‘target’ Comment choisir la cible ? Les sujets sont recalés sur le sujet ‘optimal’ Temps de calcul: (NB_sujets2 x 5) mn Recommandé si on a une population spécifique, e.g. de jeunes enfants

  16. TBSS TBSS: squelette et espace de référence • On reste dans le répertoire TBSS/ • Il faut exécuter le script suivant: • > tbss_3_postreg –S • ou: • > tbss_3_postreg –T Passe de la cible au MNI152 et calcule le squelette à partir du FA moyen des sujets. Recommandé Reste dans l’espace FMRIB58_FA et utilise squelette précalculé.

  17. TBSS TBSS: calcul du squelette valué Images FA “mises en forme” et transformées Images FA originales > cd stats > fslview all_FA -b 0,0.8 mean_FA_skeleton -b 0.2,0.8 -l Green Ce seuil (recommandé) doit être assez haut pour avoir un squelette qui ne passe que par les grands faisceaux commun chez tous les sujets > tbss_4_prestats 0.2 C’est ce fichier qui est utilisé pour les stats

  18. TBSS TBSS: statistiques • Pour effectuer les statistiques il faut le fichier all_FA_skeletonized.nii.gz, une matrice de design et un fichier de contrastes. • Extrait de : • http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/TBSS/UserGuide#voxelwise_statistics_on_the_skeletonised_FA_data • “One recommended way of doing the stats is to use the randomise tool. For more detail see the randomise manual. Before running randomise you will need to generate a design matrix file, e.g., design.mat and contrasts file, e.g., design.con. You can use the script design_ttest2 in the simple case of a two-group comparison. Alternatively you can use the Glm GUI to generate these design matrix and contrast files. “ • > Glm_gui

  19. TBSS TBSS: plus encore… • Avec TBSS on peut: • Utiliser d’autres mesures que la FA (e.g. Mean Diffusivity) • Faire des études d’assymétrie gauche-droite • Et plus encore… • Aller voir spécifiquement: • http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/TBSS/UserGuide

  20. Modélisation de croisements de fibres: BEDPOSTX Estimation d’un modèle de croisement de fibres en chaque voxel. Temps d’exécution: 10-15 heures Résultats dans un répertoire FSL.bedpostX (voir http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fslcourse/lectures/practicals/fdt/#bedpostx) N’est utile que pour faire de la tractographie. Sauter cette étape si seulement TBSS

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