BIDS学习笔记

Welcome to the BIDS Starter Kit — BIDS starter kit (bids-standard.github.io)

1 BIDS的文件组织

1.1 文件夹

BIDS中将所有数据组织为四个层级：

project/
└── subject
    └── session
        └── datatype

工程（project）最顶层的文件夹，虽然可以为任意名称，但是最好能够体现出数据集的内容
被试（subject）第二层文件夹，命名规则为sub-<participant label>，其中participant label对于每个被试应该有所不同
会话（session）第三层文件夹，命名规则为ses-<session label>，一个会话可以理解为一次记录活动，在这个会话期间，受试者会待在扫描仪或头盔中。如果在几次不同的场合收集了同一个受试者的数据，那么就会产生多个会话。如果每个受试者只有一次会话，那么这个层次结构可以省略。
数据类型（datatype）最后一层文件夹，表示数据的类型，包括：
- anat: 解剖MRI数据，通常包含脑部结构的详细信息，如T1加权、T2加权、质子密度等
- func: 功能MRI数据
- fmap: 场映射数据，用于校正MRI图像中的梯度场偏差。
- dwi: 扩散MRI数据，提供有关大脑白质中水分子的扩散方向和距离的信息
- perf: 动脉自旋标记（ASL）数据，用于评估大脑血流量
- eeg: 脑电图数据，记录大脑皮层电活动
- meg: 脑磁图数据，记录大脑皮层产生的磁场
- ieeg: 颅内脑电图数据，记录大脑内部区域的电活动
- beh: 行为数据，包括问卷调查、任务执行结果等
- pet: 正电子发射断层扫描（PET）数据，用于测量大脑中的代谢活动
- micr: 显微镜数据，可能包括组织切片或细胞成像的数据
- nirs: 近红外光谱学数据，用于测量大脑组织中的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度
- motion: 运动捕捉数据，记录受试者在扫描过程中的头部或身体运动

一个典型的BIDS文件目录为：

ds001
├── dataset_description.json
├── participants.tsv
├── sub-01
│   ├── anat
│   │   ├── sub-01_inplaneT2.nii.gz
│   │   └── sub-01_T1w.nii.gz
│   └── func
│       ├── sub-01_task-balloonanalogrisktask_run-01_bold.nii.gz
│       ├── sub-01_task-balloonanalogrisktask_run-01_events.tsv
│       ├── sub-01_task-balloonanalogrisktask_run-02_bold.nii.gz
│       ├── sub-01_task-balloonanalogrisktask_run-02_events.tsv
│       ├── sub-01_task-balloonanalogrisktask_run-03_bold.nii.gz
│       └── sub-01_task-balloonanalogrisktask_run-03_events.tsv
├── sub-02
│   ├── anat
│   │   ├── sub-02_inplaneT2.nii.gz
│   │   └── sub-02_T1w.nii.gz
│   └── func
│       ├── sub-02_task-balloonanalogrisktask_run-01_bold.nii.gz
│       ├── sub-02_task-balloonanalogrisktask_run-01_events.tsv
│       ├── sub-02_task-balloonanalogrisktask_run-02_bold.nii.gz
│       ├── sub-02_task-balloonanalogrisktask_run-02_events.tsv
│       ├── sub-02_task-balloonanalogrisktask_run-03_bold.nii.gz
│       └── sub-02_task-balloonanalogrisktask_run-03_events.tsv
...
...
└── task-balloonanalogrisktask_bold.json

1.2 文件

BIDS中主要有三类文件，分别是：

json文件
tsv文件
原始数据文件

BIDS对于这些文件的明明有一些特定的要求：

不要在文件名中包含空格（很重要！！！）
只使用字母、数字、连字符和下划线
不要依赖于字母大小写区分文件名（因为subj.nii.gz和Subj.nii.gz在某些操作系统下可能被认为是同一个文件）
在整个项目中使用同一种命名法（驼峰命名法或蛇形命名法）

文件名模板

BIDS中的文件应该采用如下模板进行命名：
![[Pasted image 20240620093700.png]]

用下划线连接suffix进行说明，suffix表示数据类型（如anat、func、eeg等）
实体由<键>-<值>对组成，键值对之间以下划线进行分割
Keys, value和suffix只能包含字母和/或数字（没太搞懂什么意思）
键值对在文件名中必须以特定的顺序出现。
某些实体的键值对只能用于派生数据。

派生数据（Derivative Data）是指从原始数据（通常是神经影像数据）通过某种算法或处理流程得到的新的数据集。这些数据集通常是为了特定的分析目的而创建的，它们不是直接从扫描仪或其他数据采集设备获得的原始数据。

在这里我只列出来，我可能需要的模板：

`anat`: Anatomical MRI

sub-<label>/
    [ses-<label>/]
        anat/
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>][_echo-<index>][_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_<suffix>.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>][_echo-<index>][_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_<suffix>.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>][_chunk-<index>]_<suffix>.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>][_chunk-<index>]_<suffix>.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>][_mod-<label>][_chunk-<index>]_defacemask.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>][_mod-<label>][_chunk-<index>]_defacemask.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>]_echo-<index>[_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_MEGRE.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>]_echo-<index>[_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_MEGRE.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>]_echo-<index>[_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_MESE.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>]_echo-<index>[_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_MESE.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>][_echo-<index>]_flip-<index>[_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_VFA.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>][_echo-<index>]_flip-<index>[_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_VFA.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>]_inv-<index>[_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_IRT1.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>]_inv-<index>[_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_IRT1.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>][_echo-<index>][_flip-<index>]_inv-<index>[_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_MP2RAGE.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>][_echo-<index>][_flip-<index>]_inv-<index>[_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_MP2RAGE.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>][_echo-<index>]_flip-<index>_mt-<on|off>[_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_MPM.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>][_echo-<index>]_flip-<index>_mt-<on|off>[_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_MPM.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>][_echo-<index>]_flip-<index>_mt-<on|off>[_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_MTS.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>][_echo-<index>]_flip-<index>_mt-<on|off>[_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_MTS.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>]_mt-<on|off>[_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_MTR.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_task-<label>][_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_run-<index>]_mt-<on|off>[_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_MTR.nii[.gz]

`func`: Functional MRI

sub-<label>/
    [ses-<label>/]
        func/
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_echo-<index>][_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_bold.json
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_echo-<index>][_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_bold.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_echo-<index>][_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_cbv.json
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_echo-<index>][_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_cbv.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_echo-<index>][_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_sbref.json
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_echo-<index>][_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_sbref.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_mod-<label>][_echo-<index>][_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_noRF.json
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_mod-<label>][_echo-<index>][_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_noRF.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_echo-<index>][_chunk-<index>]_phase.json
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_echo-<index>][_chunk-<index>]_phase.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>]_events.json
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>]_events.tsv
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_recording-<label>]_physio.json
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_recording-<label>]_physio.tsv.gz
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_recording-<label>]_stim.json
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_ce-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_recording-<label>]_stim.tsv.gz

`dwi`: Diffusion MRI

sub-<label>/
    [ses-<label>/]
        dwi/
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_dwi.bval
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_dwi.bvec
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_dwi.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_dwi.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_sbref.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_part-<mag|phase|real|imag>][_chunk-<index>]_sbref.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_chunk-<index>]_ADC.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_chunk-<index>]_ADC.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_chunk-<index>]_TRACE.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_chunk-<index>]_TRACE.nii[.gz]
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_recording-<label>]_physio.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_recording-<label>]_physio.tsv.gz
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_recording-<label>]_stim.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>][_rec-<label>][_dir-<label>][_run-<index>][_recording-<label>]_stim.tsv.gz

`eeg`

sub-<label>/
    [ses-<label>/]
        eeg/
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_run-<index>]_channels.json
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_run-<index>]_channels.tsv
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>][_space-<label>]_coordsystem.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>][_run-<index>][_space-<label>]_electrodes.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>][_run-<index>][_space-<label>]_electrodes.tsv
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_run-<index>]_eeg.<extension>
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_run-<index>]_eeg.json
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>]_photo.jpg
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>]_photo.png
            sub-<label>[_ses-<label>][_acq-<label>]_photo.tif
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_run-<index>]_events.json
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_run-<index>]_events.tsv
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_run-<index>][_recording-<label>]_physio.json
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_run-<index>][_recording-<label>]_physio.tsv.gz
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_run-<index>][_recording-<label>]_stim.json
            sub-<label>[_ses-<label>]_task-<label>[_acq-<label>][_run-<index>][_recording-<label>]_stim.tsv.gz

1.3 派生文件

所有符合规范的派生数据集都包含一个dataset_description.json文件。其中，新增了一些字段包括：

DatasetType：用于区分“派生”数据集和“原始”数据集。
GeneratedBy：一个过程列表，这些过程生成了数据。
SourceDatasets：生成派生数据时使用的数据集列表。

也许BIDS的使用并没有那么复杂，这里有大量的BIDS转换工具，不过我还没有使用，等以后有机会再说

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