Freesurfer学习笔记——Anatomical ROI analysis 7/13_freesurfer 只得到aseg.stats

1. Preparations

本教程简要介绍解剖ROI分析，包括了解FreeSurfer标签文件，从标签文件中提取ROI度量以及创建个人和组统计文件以进行进一步分析。

设置工作目录：

<source_freesurfer>
export TUTORIAL_DATA=<path_to_your_tutorial_data>
export SUBJECTS_DIR=$TUTORIAL_DATA/buckner_data/tutorial_subjs/group_analysis_tutorial
cd $SUBJECTS_DIR

2. Relationship between segmentation, parcellation and LookUp Table (LUT)

打开segmentation volume：orig.mgz，aparc + aseg.mgz，the cortical surface parcellation (aparc.annot) 文件，选择coronal冠状视图，了解分割，分类，颜色查找表之间的关系：

freeview -v 004/mri/orig.mgz \
004/mri/aparc+aseg.mgz:colormap=lut:opacity=0.4 \
-f 004/surf/lh.white:annot=aparc.annot

注意：默认parcellation使用Desikan/Killiany数据集，也可以使用 Destrieux atlas parcellation（比Desikan/Killiany分割出了更多的解剖区域）。

注意：

1.aparc + aseg.mgz文件展示了parcellated cortical ribbon和the segmented subcortical structures。

2.colormap = lut 表示展示时文件的颜色依据look up table 查找表(LUT).

3.aparc + aseg.mgz使用Desikan-Killiany数据集，查看Destrieux数据集，需要加载fsaverage / mri / aparc.a2009s + aseg.mgz，并且在新的终端窗口中运行以下命令来显示LUT的内容：

less $FREESURFER_HOME/FreeSurferColorLUT.txt

4.通过点击键盘上的“向上翻页”和“向下翻页”按钮来滚动浏览文本文件。（要退出less命令，请按键盘上的'q'。）

5.在freeview上查看LUT：

    1.选择冠状视图，然后单击大脑中的皮质结构。
    2.主窗口下方“光标”部分中“ aparc + aseg”旁边展示当前光标处的结构名称。 
    3.观察“ aparc + aseg”后列出的数字。 
    4.在使用上述命令打开的LUT中找到该值。
    5.确认它与您在freeview中选择的结构相同。
    6.对您选择的皮层下结构进行相同的操作。
完成后即可关闭freeview。 要退出less命令，请键入“ q”退出并按Enter。

3. Label files

为了将感兴趣区域的手动绘制或预先存在的标签准确地映射到研究中的多个对象，您应该首先将标签注册到fsaverage或在fsaverage上绘制标签（所有使用FreeSurfer的对象都已注册到该模板 ），然后使用mri_label2label命令将标签映射到各个对象。 下面将使用FreeSurfer生成的lh.BA45_exvivo.label（Brodmann区域45，是涉及语言的Broca区域的一部分）来说明您将使用的命令的示例。 请运行：

cd $SUBJECTS_DIR
mri_label2label \
  --srcsubject fsaverage \
  --srclabel $FREESURFER_HOME/subjects/fsaverage/label/lh.BA45_exvivo.label \
  --trgsubject 004 \
  --trglabel 004/label/lh.BA45_exvivo.label \
  --hemi lh \
  --regmethod surface

有关此命令的更多信息，请在终端内键入mri_label2label --help。 重要标志：

--srcsubject（源主题）
--srclabel（源主题的输入标签文件）
--trgsubject（您将标签映射到的目标主题）
--trglabel（目标主题上的输出标签文件）
--regmethod（指定是否要在表面或体积中进行配准）

在此示例中，我们的目标主题是004。您现在可以在Freeview中查看该主题的标签。 首先加载主题：

freeview -v 004/mri/orig.mgz

然后在菜单栏上单击“File”>“Load ROI”，选择“ lh.BA45_exvivo.label”，然后单击“Open”。 该标签在coronal冠状切片130到178中可见。在本练习中，我们将在切片153中查看该标签。要跳至该切片，请在光标窗口中的“ orig”旁边双击坐标[127,127,128]。 最后一个数字是切片编号。 将其更改为153，然后按Enter。

若要查看表面上的标签，首先（在另一个终端窗口中）使用以下命令将对象的充气表面加载到Freeview中。 在顶部菜单栏上，选择3D视图。

freeview -f 004/surf/lh.inflated

在左侧菜单上，单击“曲率Curvature”旁边的下拉菜单，然后选择“关闭Off”。 在“标签Label”旁边，选择“加载Load”。 在弹出的窗口中，导航至标签目录，然后选择lh.BA45_exvivo.label。 点击“打开”。 装在充气表面上的标签如下所示：

注意：如果要使用预先存在的标签并将其注册到fsaverage，请注意，这可能涉及两次重采样，并且结果可能不如在fsaverage上绘制标签那样准确。

4. Individual Stats files

在FreeSurfer处理流中，通过recon-all脚本生成了一些统计输出文件。 它们保存在每个受试者的stats /子目录中，并为皮层下分割subcortical segementation（aseg）和皮层分隔cortical parcellation（aparc）生成。 这些表包含有关单个主题的每个标记区域的信息。 您可以通过终端或文本编辑器查看这些输出文件。

4.1. aseg.stats

皮层下分割的统计输出称为aseg.stats，是常规文本文件，将包含特定结构的体积。 例如，您可以从该文件中获取诸如左海马体积及其平均强度之类的信息。

cd $SUBJECTS_DIR/004/stats
less aseg.stats

在文本文件的开头，将包含有关所运行命令，使用的版本，运行该命令的用户以及时间戳的信息。 之后是关于整个大脑体积的信息。
该文件的下一部分定义表其余部分的列标题，字段名称和单位。 我们可以期望看到表中每个条目的细分ID，体素数量，体积，结构名称，强度normMean，强度normStdDev，强度normMin，强度normMax和强度normRange。 从$ SUBJECTS_DIR / 004 / mri / norm.mgz中为每个分段结构提取“标准norm”统计信息。
表格的其余部分显示了在aseg中标记的所有结构的此信息。 （请记住，如果要退出“ less”命令，请按“ q”）。

各种标题在终端（或文本编辑器）中的排列并不完美。 这是因为文本文件是为电子表格程序格式化的。

4.2. aparc.stats

皮质细胞分裂的统计输出，称为lh.aparc.stats和rh.aparc.stats，是常规文本文件，将包含特定结构的厚度。 例如，您可以从该文件中获取诸如上颞回的剩余量及其平均厚度等信息。

cd $SUBJECTS_DIR/004/stats
less lh.aparc.stats

该文件采用与aseg.stats相同的格式。 顶部的度量显示了皮质中的顶点数（NumVert）和皮质的表面积（SurfArea）。 该文件的这一部分还告诉我们lh.aparc.annot被用作注释文件（AnnotationFile ../label/lh.aparc.annot）。
该文件的下一部分定义表其余部分的列标题，字段名称和单位。 我们可以期望看到表中每个条目的结构名称，顶点数量，表面积，灰质体积，平均厚度，厚度StDev，积分校正平均曲率，积分校正高斯曲率，折痕指数和本征曲率指数。
该表的其余部分显示了在aparc中标记的所有结构的该信息。 （再次“ q”将退出“less”）。

4.3. Get label stats

您可能想为自己创建的标签或注释文件创建统计文件。 例如，您可能希望收集在第3节中较早时注册到主题004的BA45_exvivo.label的解剖统计信息。您可以使用mris_anatomical_stats为BA45_exvivo.label创建统计文件。 尝试在004的目录中运行以下命令来为BA45_exvivo.label创建统计文件：

首先，运行cd $ SUBJECTS_DIR / 004 /，以确保您当前位于004的目录中。

然后运行mris_anatomical_stats：

mris_anatomical_stats \
-l label/lh.BA45_exvivo.label \
-f stats/lh.BA45_exvivo.stats \
004 \
lh

有关此命令的更多信息，请在终端中运行mris_anatomical_stats --help。重要的命令语法：

-l label/lh.BA45_exvivo.label（输入标签）
-f stats/lh.BA45_exvivo.stats（输出统计文件）
004（主题ID）
lh（半球）
命令完成处理后（不到1分钟），您应该在004的“stats”目录中看到一个名为“ lh.BA45_exvivo.stats”的新统计信息。您可以在stats目录中查看此文件，并确保自己是通过运行ls -l $ SUBJECTS_DIR / 004 / stats / lh.BA45_exvivo.stats创建的。提醒一下，在ls命令中添加“ -l”将显示“长列表格式”，除其他外，还显示创建日期和时间。通过在终端中运行tail -n 2 stats/lh.BA45_exvivo.stats来检查“ lh.BA45_exvivo.stats”的解剖统计信息。命令tail将在终端中打印文本文件的结尾。通过添加“ -n 2”，我们指定tail仅打印最后两行-“ lh.BA45_exvivo.stats”的列标题和相应的测量值。您应该看到终端中显示以下行：

您已经为对象注册了表面标签，并提取了该区域的解剖统计数据。

5. Group stats files

本节将引导您使用主题的stats目录执行您可能感兴趣的某些结构的组统计信息。 以下命令将帮助您将要分析的主题的数据合并到一个表中，该表可以轻松读取到电子表格程序中。 在以下各节中，我们以6个主题为例（004、021、040、067、080、092）。 将SUBJECTS_DIR设置为要分析主题的路径。

export SUBJECTS_DIR=$TUTORIAL_DATA/buckner_data/tutorial_subjs/group_analysis_tutorial
cd $SUBJECTS_DIR

5.1. Table of segmentation volumes

本节说明如何使用上述6个主题创建细分量表。

asegstats2table --subjects 004 021 040 067 080 092 \
  --segno 11 17 18 \
  --tablefile aseg.vol.table

--segno标志（11、17和18）的输入分别对应于左尾状，左海马和左杏仁核的分割标签。 （您可以通过省略--segno部分来创建包含所有标签的表，而不仅仅是这三个标签。）在FreeSurferColorLUT中可以再次查看标签列表及其对应的Look Up Table ID numbers“查找表ID”编号。文件aseg.vol.table是您的输出——一个文本文件，由上面的命令中提到的主题以及所请求结构的值以及标头中的小节组成。 此文本文件中的信息经过格式化，因此可以轻松地导入电子表格程序中（通常用作许多统计分析程序的输入）。 如果执行ls命令，应该看到已经创建了文本文件aseg.vol.table。 要在终端中查看此文件的内容，请键入：

less aseg.vol.table

您也可以在文本编辑应用程序（例如gedit（linux）或其他电子表格应用程序）中查看此文件的内容：

gedit aseg.vol.table

Note: Mac users should run

open -e aseg.vol.table

在表中，第一个单元格是体积，指示该度量是右侧所有单元格的单位为mm3的体积。 可以在卷以下找到主题ID（分别为4、21、40、67、80、92）。 您会注意到，在我们为asegstats2table考虑的示例中，每个主题都是3位数字（004、021等）。

5.2. Exercise 1

目标：使用asegstats2table练习收集不同类型的度量

创建一个称为mean.practice.table的表，该表列出了主题004 021和092的所有片段的平均强度。

完成后，使用以下命令在计算机上打开一个类似excel的程序，并查看数据 soffice --calc mean.practice.table，请注意，该命令可能需要一些时间才能运行，并且可能会报告警告，您可以忽略这些警告。 （如果您不参加FreeSurfer课程，则可能没有此程序，在这种情况下，请使用gedit mean.practice.table打开表。）

提示：

如果您未指定所需的段号，则将为所有段收集度量。
如果您运行asegstats2table --help，则可以获取配置表的所有方式的列表，以下是该命令的一些信息，可能会有所帮助：

 --meas = MEAS  度量值：默认为volume（alt：平均值，标准）

例如，asegstats2table --meas std会将每个段的标准偏差测量值添加到表中。

您可能需要首先运行cd $ SUBJECTS_DIR，因此您位于正确的目录中。

5.3. Table of white matter parcellation volumes

本部分的目的是展示如何更改从哪些分割图集中获取统计信息（以及由此获取的结构）：

asegstats2table \
  --subjects 004 021 040 067 080 092 \
  --segno 3007 3021 3022 4022 \
  --stats wmparc.stats \
  --tablefile wmparc.vol.table

这将打印出有关白质碎片的统计信息。

5.4. Table of the surface area of each cortical parcellation in the Desikan/Killiany atlas

本节演示如何创建Desikan图集中每个皮质小细胞表面积的表（表面积是默认度量）。

aparcstats2table --hemi lh \
  --subjects 004 021 040 067 080 092 \
  --tablefile lh.aparc.area.table

5.5. Exercise 2

目标：练习使用aparcstats2table收集不同类型的度量并使用不同的图集

创建一个名为rh.aparc.a2009.thickness.table的表，该表列出对象004 021和040的所有左半球皮层中的主要厚度。

完成后，使用gedit或less查看表格结果-如果在Mac上则打开。

提示：

如果运行aparcstats2table --help，您可以看到配置表的所有不同方式的列表，以下是通过该命令找到的一些信息，可能会有所帮助：

•  -p PARC, --parc=PARC  parcellation.. default is aparc ( alt aparc.a2009s) 

•   -m MEAS, --measure=MEAS  measure: default is area ( alt volume, thickness, thicknessstd, meancurv, gauscurv, foldind, curvind)