Traiter les images de diffusion du centre IRMf avec FSL et TBSS O. Coulon, J.-L. Anton, M. Roth

Les images de diffusion du centre IRMf sujet_anat01.nii (1x1x1mm3) anatomie, T1 sujet/ anat01/ sujet_diffusion/ sujet_dw.nii (1.89x1.89x2.33mm3) diffusion, 80 directions sujet_dwi.nii + 8 images T2 (b=0) sujet_t2_multi.nii 8 images T2 (b=0) sujet_t2.nii Moyenne des 8 images T2 (b=0) bvals 0 0 0 0 0 0 0 0 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

FSL http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/ IRM fonctionnelle IRM 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/fdt http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki/FDT/UserGuide Une note https://www.evernote.com/shard/s5/sh/cdf9e621-ce4f-49d8-8dec-7ad4b109238e/4d5dae97f691e9c37dd7abf5de9a9719 Cette présentation: https://dl.dropboxusercontent.com/u/3372764/fsl-tbss.pptx

Masque du cerveau et BET FSL Masque du cerveau et BET sujet_dwi.nii nodif.nii sujet_t2.nii nodif nodif_brain Valeur par défaut: 0.5 Probablement à baisser (0.3-0.5) A vérifier avec FLSVIEW

FSLView FSL File-> Add File-> Open options affichage transparence

Correction des mouvements et des distorsions: Eddy Current FSL Correction des mouvements et des distorsions: Eddy Current Recalage de toutes les images sur la première Correction des distorsions dues aux courants de Foucault Temps de traitement: 10 à 15mn sujet_dwi.nii data.nii

Estimation des tenseurs: DTIFIT FSL Estimation des tenseurs: DTIFIT bvals 0 0 0 0 0 0 0 0 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 valeurs propres diffusivité moyenne mode d’anisotropie (-1:oblate, 0: isotrope, 1:prolate) b=0 vecteurs propres

FSL FSLView: FA

FSL FSLView: MD

FSLView: 1er vecteur propre, carte RGB

FSLView: 1er vecteur propre, direction

TBSS: tract-based spatial statistics - concept Val max FA1 recalage Squelette ‘standard’ Représente le centre des grands faisceaux (communs à tous les sujets) FA2 Pour chaque voxel du squelette: une valeur par sujet Suj 1 Suj 2 Suj 3 Voxel 1 Voxel 2 Voxel N … FA3

TBSS: tract-based spatial statistics - méthode 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.

TBSS: préparation des sujets 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.

TBSS: recalage On reste dans le répertoire TBSS/ Il faut exécuter le script suivant: > tbss_2_reg –T ou: > tbss_2_reg –t target > tbss_2_reg –n Tous les sujets sont recalés sur le template FMRIB58_FA Temps de calcul: (NB_sujets x 10) mn Recommandé 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

TBSS: squelette et espace de référence 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.

TBSS: calcul du squelette valué 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

TBSS TBSS: statistiques 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

TBSS: plus encore… 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

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