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

O. Coulon, J.-L. Anton, M. Roth

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

Les images de diffusion du centre IRMfDiffusion

sujet/ anat01/

sujet_diffusion/

sujet_anat01.nii(1x1x1mm3)

anatomie, T1

sujet_dw.nii(1.89x1.89x2.33mm3)

diffusion, 80 directions

sujet_dwi.nii(1.89x1.89x2.33mm3)

diffusion, 80 directions+ 8 images T2 (b=0)

sujet_t2_multi.nii(1.89x1.89x2.33mm3)

diffusion, 8 images T2 (b=0)

sujet_t2.nii(1.89x1.89x2.33mm3)

diffusion, Moyenne des 8 images T2 (b=0)

bvals

0 0 0 0 0 0 0 0 1000 1000 10001000 1000 1000 1000 1000 1000…

…1000 1000 1000 1000 1000 1000

bvecs

0 0 0 0 0 0 0 0 -0.834348 0.9726-0.169126 -0.10601 -0.830245 …

…-0.764557 0.397774 -0.723579

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FSLFSL

http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/

IRM fonctionnelleIRM 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/fdthttp://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/FDT/UserGuide

Une notehttps://www.evernote.com/shard/s5/sh/cdf9e621-ce4f-49d8-8dec-7ad4b109238e/4d5dae97f691e9c37dd7abf5de9a9719Cette présentation:https://dl.dropboxusercontent.com/u/3372764/fsl-tbss.pptx

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Masque du cerveau et BETFSL

sujet_dwi.nii nodif.nii

sujet_t2.nii

nodif

nodif_brain

Valeur par défaut: 0.5Probablement à baisser (0.3-0.5)A vérifier avec FLSVIEW

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FSLViewFSL

File-> Open

File-> Add

transparence

options affichage

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Correction des mouvements et des distorsions: Eddy CurrentFSL

Recalage de toutes les images sur la premièreCorrection des distorsions dues aux courants de FoucaultTemps de traitement: 10 à 15mn

sujet_dwi.nii

data.nii

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Estimation des tenseurs: DTIFITFSL

bvals

0 0 0 0 0 0 0 0 1000 1000 10001000 1000 1000 1000 1000 1000…

…1000 1000 1000 1000 1000 1000

bvecs

0 0 0 0 0 0 0 0 -0.834348 0.9726-0.169126 -0.10601 -0.830245 …

…-0.764557 0.397774 -0.723579

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

diffusivité moyenne

b=0mode d’anisotropie (-1:oblate, 0: isotrope, 1:prolate)

valeurs propres

vecteurs propres

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FSLView: FAFSL

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FSLView: MDFSL

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FSLView: 1er vecteur propre, carte RGBFSL

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FSLView: 1er vecteur propre, directionFSL

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TBSS: tract-based spatial statistics - concept

Val max

recalage

FA1

FA2

FA3

Squelette ‘standard’

Représente le centre des grands faisceaux (communs à tous les

sujets)

TBSS

Pour chaque voxel du squelette: une valeur par sujet

Suj 1

Suj 2

Suj 3

Voxel 1

Voxel 2

Voxel N

…

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TBSS: tract-based spatial statistics - méthodeTBSS

Sujet1_FA.nii

Sujet2_FA.nii

SujetN_FA.nii

…

Recalage vers un template commun (non-linéaire)

Transformation (affine) vers un espace standard (e.g. MNI152) et reéchantillonage 1x1x1mm

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.

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TBSS: préparation des sujetsTBSS

• 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.

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TBSS: recalageTBSS

• 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

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

Tous les sujets sont recalés sur le template FMRIB58_FATemps de calcul: (NB_sujets x 10) mn Recommandé

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TBSS: squelette et espace de référenceTBSS

• 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.

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TBSS: calcul du squelette valuéTBSS

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

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TBSS: statistiquesTBSS

• 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

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TBSS: plus encore…TBSS

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

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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