神經影像資料處理/處理/工具/FSL

FSL概述

FSL是用於功能性核磁共振成像(FMRI)、磁共振成像(MRI)和彌散張量成像(DTI)腦影像資料分析的全面工具庫。它既可以透過FSL主GUI使用，也可以透過命令列使用。GUI的優點在於簡單易用，但缺點是與命令列相比靈活性較差。FSLView作為顯示工具，可以與處理和分析完全獨立使用。目前FSL只接受NIFTI格式的輸入檔案，DICOM檔案需要在採集後並處理前轉換為NIFTI格式。從DICOM到NIFIT的轉換可以透過多種方法完成，例如mricron的dcm2nii或dcmstack。在GUI中，定義了九個常用的模組，根據輸入檔案型別，它們可分為功能導向、結構導向或擴散導向模組。結構導向功能包括“BET腦提取”、“FAST分割”、“FLIRT：線性配準”；功能導向功能包括“SUSAN噪聲抑制”、“FEAT FMRI分析”和“MELODIC ICA”；DTI導向功能包括“FDT擴散”。除了這些功能模組外，還有一個名為“POSSIUM MRI模擬器”的模擬器，它是一個軟體工具，可以生成逼真的模擬MRI和FMRI影像或時間序列。POSSUM（面向物理的模擬掃描器，用於理解MRI）包括用於脈衝序列生成、訊號生成、噪聲新增和影像重建的工具。

FSL的GUI，包含九個模組

如何啟動FSL

假設FSL的所有環境變數都已設定好，有兩種方法可以啟動FSL，既可以透過使用者GUI，也可以透過命令列。

使用者GUI

只需在控制檯中輸入fsl，即可訪問主GUI，您可以在其中透過點選選項來訪問模組。

 fsl

根據您的作業系統，您可能需要在將此啟動命令輸入控制檯/終端之前執行一些額外的步驟

作業系統	準備步驟
Linux/Unix	要告訴您的終端，以下命令指的是fsl-toolbox，您需要輸入 FSL 大寫字母。之後您會收到一條訊息，表明您的終端將接受fsl命令。
Windows	FSL無法在Windows下執行。因此您需要額外的軟體來模擬另一個作業系統。FSL可以在像VMware Player或VirtualBox這樣的虛擬機器下完美執行
Mac OS X	無需任何準備步驟

如果您想直接跳轉到特定的模組，只需輸入以大寫字母開頭的名稱，例如Melodic，代表Melodic ICA

 Melodic

命令列

如果您想從命令列啟動某個功能，只需輸入該功能的名稱（小寫），以及該功能所需的引數。

 melodic -i inputfile

FSL功能概述

結構影像處理

功能	GUI/命令	目標	線上文件
BET	兩者	腦提取	http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/BET
FAST	兩者	組織分割	http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/FAST
FIRST	命令	皮質下分割	http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/FIRST
FLIRT	兩者	線性配準	http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/FLIRT
FNIRT	命令	非線性配準	http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/FNIRT
FUGUE	命令	EPI失真校正	http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/FUGUE
SIENA	命令	萎縮分析	http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/SIENA
FSL-VBM	命令	灰質密度	http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/FSLVBM

功能性核磁共振成像資料分析

在FSL中，功能影像可以透過兩個整合工作流進行分析，而不是像SPM和AFNI那樣逐步驟進行。一個實驗的分析可以在不到一分鐘的時間內完成設定，一級分析可以在5-20分鐘內完成，並生成一個網頁分析報告，包括彩色啟用影像和資料與模型的時間程序圖。

FEAT基於廣義線性模型(GLM)。它允許描述實驗設計；然後建立一個模型，該模型應該擬合數據，告訴您大腦在響應刺激時啟用的位置。在FEAT中，對一級（時間序列）資料使用的GLM方法被稱為FILM。FILM使用魯棒且準確的非引數時間序列自相關估計來對每個體素的時間序列進行白化處理；與不進行白化處理的方法相比，這提高了估計效率。

FEAT的GUI，包含六個選項卡

MELODIC是無模型分析，它使用獨立成分分析(ICA)將一個或多個4D資料集分解成不同的空間和時間成分。MELODIC可以提取不同的啟用和偽影成分，而無需指定任何明確的時間序列模型。

MELODIC的GUI，包含六個選項卡

FSLUTILS

FSLUTILS是一組有用的命令列實用程式，允許轉換、處理等Analyze和Nifti格式資料集。它們中的許多程式都可以在3D和4D資料上執行。對於這些程式中的每一個，只需鍵入程式名稱即可獲得使用幫助。這些命令可以根據其目標大致分為四類。

1. 影像的數學操作

功能	目標	示例命令
fslcc	執行一個4D資料集中每個體積與另一個4D資料集中每個體積之間的互相關	fslcc input1.nii input2.nii （測量ICA輸出的相似性）
fslfft	輸出複雜輸入體積的快速傅立葉變換（或逆變換）	fslfft input.vol output.vol
fslmaths	簡單但功能強大的程式，允許對影像進行數學操作	fslmaths func_data.nii -bptf 25.0 -1 func_data_tempfilt.nii （帶通時間濾波）
fslmeants	輸出一組體素的平均時間序列	fslmeants -i input.nii -o mean.txt -m mask （基於種子相關性的初步步驟）
fslroi	從影像中提取感興趣區域 (ROI)	fslroi input.nii output_roi.nii 0 1 (提取第一個體積)

2. 檔案組合和拆分

功能	目標	示例命令
fslcomplex	允許將 3D 或 4D 複雜影像檔案拆分為對應實數部分或從對應實數部分構建。	fslcomplex -complexsplit source dest 1 3
fslinterleave	將兩個輸入交織在一起形成一個組合影像，這種組合僅在 Z 軸上進行。	fslinterleave input1 input2 output
fslmerge	將影像檔案串聯成單個輸出檔案。這種串聯可以在時間、X、Y 或 Z 軸上進行。	fslmerge -t outfile infile1 infile2 (將檔案按時間序列串聯)
fslslice	將 3D 檔案沿 Z 軸拆分為多個 2D 檔案。	fslslice volfile slicefile
fslsplit	將 4D 檔案拆分為多個 3D 檔案，可以按時間、X、Y 或 Z 軸進行。	fslsplit -t input outfileprefix (沿時間序列拆分體積)

3. 與標頭檔案相關的工具

功能	目標	示例命令
fslcpgeom	將具有相同檔案型別的一個影像的頭部資訊的部分複製到另一個影像。	fslcpgeom source dest
fslcreatehd	建立一個新的影像頭部，以及一個強度為零的資料影像。	fslcreatehd
fslhd	報告 Analyze 或 Nifti 頭部的每個欄位。	fslhd input.nii
fslinfo	報告 Analyze 或 Nifti 頭部的基本子集。	fslinfo input.nii
fslval	報告影像頭部中的特定引數。	fslval input.nii

4. 與方向相關的工具

功能	目標	示例命令
fslreorient2std	重新定向影像以匹配標準模板影像 (MNI152) 的方向，但這隻會旋轉 90、180 或 270 度，不能替代配準。	fslreorient2std input output
fslorient	高階工具，用於報告或設定檔案中的方向資訊。	fslorient -forceradiological input
fslswapdim	高階工具，用於重新排序資料儲存，以允許在軸向、矢狀和冠狀切片之間進行更改。	fslswapdim

FSLView

可以透過在終端中鍵入以下內容啟動 FSLView：

 fslview --help

1. 游標檢視

FSL cursorview

框-1：顯示和控制游標在體素中的位置。

框-2：顯示和控制游標在毫米中的位置。

框-3：顯示和控制 4D 資料集中當前的體積。

框-4：顯示當前游標位置體素中的值。

2. FSL 影像疊加

FSL image overlay

框-1：標有向右箭頭層的層是“主層”。此層是在任何給定會話期間載入的第一個層，並且不能從列表中刪除，因為檢視器的許多顯示功能都是根據此層的屬性確定的。

框-2：“可見性”複選框控制是否顯示給定層；“鎖定”複選框決定是否可以編輯給定層；“透明度”滑塊決定選定層與下方層如何混合。