fMRI数据分析系统SPM原理与应用

《fMRI数据分析系统SPM原理与应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、StatisticalParametricMapping基本原理与使用北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室朱朝喆研究员czzhu@bnu.edu.cnfMRI研究框架实验设计被试招募与扫描科学问题结果解释实验假设数据统计分析SPM,AFNI,FSL,VoxBoSPM版本历史TheforthcomingversionisSPM5ThecurrentversionisSPM2PreviousversionsSPM2breleased21stNovember2002SPM99released25

2、thJanuary2000SPM96released9thApril1997http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/线性代数统计理论GLM模型随机场模型MR成像信号处理计算神经解剖学神经科学SPM数据分析基本流程预处理部分模型构建与参数估计常用工具与参数设置讲座提纲SPMI:PreprocessingSPMII:Single-subjectanalysesSPMIII:GroupanalysesSPMI:预处理1.2.3.4.Slicetiming–(获取时间校正)Rea

3、lignment-(头动校正)Normalisation-(空间标准化）Smoothing-(空间平滑)MRIvs.fMRI↑neuralactivity↑bloodoxygen↑fMRIsignalMRIfMRIoneimagehighresolution(1mm)lowresolution(~3mmbutcanbebetter)fMRIBloodOxygenationLevelDependent(BOLD)signalindirectmeasureofneuralactivity…manyim

4、ages(e.g.,every2secfor5mins)预处理–SliceTiming-SPM选择参考slice拉齐其它slice预处理–Realign（头动校正）•不同scan之间像素对应关系遭到破坏。•血液动力学响应被头动引起的信号淹没。预处理–Realign（头动校正）刚体变换六个头动参数估计:3个方向的平移(mm)3个轴向的旋转预处理–Realign-SPM将同一被试不同采样时间点上的3D脑对齐空间标准化问题空间标准化问题个体大脑在形状、大小等方面存在明显差异，我们如何进行不同人之间的比较

5、呢？…使不同被试脑图像中的同一像素代表相同的解剖位置一个标准脑空间标准脑空间-Talairach坐标系Source:BrainVoyagercourseslidesTalairach&Tournoux,1988•squishorstretchbraininto“shoebox”•extract3Dcoordinate(x,y,z)foreachactivationfocus使不同被试脑图像中的同一像素代表相同的解剖位置粗配准–仿射变换精配准–非线性变换Why使不同被试脑图像中的同一像素代表相同的解

6、剖位置一个公共的标准空间How先使用简单的线性变换进行粗配准再用复杂的非线性变换精配准Problems计算复杂度（高精度算法配准一个脑需要几个小时）个体之间的脑并非一一映射关系不可能有完全准确的配准Solutions对空间标准化后的脑图像进行适当的平滑使用变形场信息预处理–空间标准化–小结预处理–空间标准化-SPM使不同被试脑图像中的同一像素代表相同的解剖位置将每个个体脑放入一个公共的标准空间TemplateNormalisedImage预处理–空间标准化–结果空间平滑的问题使残差项更符合高斯分布

7、假设减少标准化后剩余的个体间差异提高信噪比5-50预处理–空间平滑-SPMSPM预处理部分小结1.2.3.4.Slicetiming–(adjusttimedifferenceamongdifferentslice)Realignment-(adjustformovementbetweenslices)Normalisation-(warpfunctionaldataintotemplatespace)Smoothing-(toincreasesignaltonoiseratio)LectureO

8、utlineSPMI:PreprocessingSPMII:Single-subjectanalysesSPMIII:GroupanalysesSingle-subjectAnalyses基本过程与原理GLMPrincipleofGLMDesignMatrixSolutiontoGLMEffectofInterestandstatistics个体水平分析的基本过程与目的实验设计个体扫描个体激活区检测SpatialMemoryCondition500msec200msec3000ms