FSL-eddy应用于不同采集方式下的扩散磁共振影像预处理

eddy命令可以矫正dMRI的头动(顾名思义)和涡流矫正(纠正涡流引起的扭曲和主体的运动),是dMRI预处理中的一个常用工具。详细介绍可以看https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/eddy

1. 单phase encoding dMRI 【e.g. 5✖️b=0 + 30✖️b】

以我手上的5✖️b=0 + 30✖️b=1000的影像为例(假设叫raw.nii)。
这种序列在国内比较常见,沿用多年,通常只有一个方向的phase encoding。
然而这种序列比较原始,不能计算topup和fieldmap distortion等完善的预处理所需要的文件。

开始之前可以用mrtrix做一步降噪【没装mrtrix的话就拿raw.nii放进下面的步骤问题也不大】

dwidenoise DTI/raw.nii DTI/data_denoised.nii 

1.1 准备工作

1.1.0 json文件

用于描述采集参数的json

1.1.1 提取出b0以及b0的mask

这个用fslroi和bet2命令完成

fslroi DTI/data_denoised.nii DTI/nodif_raw.nii.gz 0 1 # 提取第一幅b0【0个图像开始,提取出1张,一般第一个都是b0】
bet2 DTI/nodif_raw.nii.gz DTI/nodif_brain.nii.gz -m -f 0.3 # 对其剥头皮,生成 DTI/nodif_brain.nii.gz和 DTI/nodif_brain_mask.nii.gz 0.3是经验值可以自己试,默认的0.5太严格了好多脑组织包不进去

1.1.2 bec和bval文件

注意格式应该是这样的


https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/FDT/UserGuide#DTIFIT

1.1.3 采集参数文件acqparams.txt

在只有一个phase encoding的情况下,这个文件只包含一行,格式为
PEx PEy PEz T
通常来说,如果json文件里的"PhaseEncodingDirection"是"j",那么是AP方向的,前三行是0 1 0 (参考https://mrtrix.readthedocs.io/en/dev/concepts/pe_scheme.htmlhttps://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/eddy/Faq#How_do_I_know_what_to_put_into_my_--acqp_file
T是第四个元素是从读取第一个echo的中心到读取最后一个echo的中心之间的时间(以秒为单位),可以计算为层间时间✖️(层数-1)或者直接填Echo time(in S)。在只有一个方向的情况下,因为不做topup所以第四个元素在这种情况下无所谓,只要大于0就可以。

1.1.4 索引文件 index.txt

这个文件用于指明每个volume对应acqparams.txt的哪一行。所以,在只有一个相编码方向的情况下,有多少个volume就放多少个1进去(用空格分开)。
可以用如下脚本在指定目录下生成指定数量的1 ./getindex.sh 3 /outputpath/

indx=""
for ((i=1; i<=$1; i+=1)); do indx="$indx 1"; done
echo $indx > $2/index.txt

1.2 运行eddy

执行以下命令以运行,把文件名填对。

eddy_openmp --imain=DTI/data_denoised.nii --mask=DTI/nodif_brain_mask.nii.gz --bvals=DTI/raw.bval --bvecs=DTI/raw.bvec --acqp=DTI/acqparams.txt --index=DTI/index.txt --out=DTI/den_eddy --ref_scan_no=0 --ol_nstd=4 --verbose
  • eddy函数根据是否需要加速进行选择


    https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/eddy/UsersGuide
  • 不加速的情况下通常需要运行10分钟
  • 不想看到输出的结果可以把 --verbose 去掉
  • out参数指明前缀,最终结果是前缀.nii.gz
  • 最后可以加一个rm 前缀.eddy_* 删掉中间结果
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