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《大话脑成像》系列之七 —— 模板(mask)
发布者:admin 发布时间:2017/12/15

前言:时光飞逝,岁月匆匆,不知不觉我们大话脑成像系列已经走过六期,在这六期里我们与读者共同渡过了一段美好的时光,相信你如果完全理解了我写的内容的话,你们应该得到了很大的提升,作为非常娴熟,非常高端的职业数据处理玩家,我会继续这个系列,如果要在这个系列上加个期限的话,我希望是一万年。

    大家说吼不吼啊,咨磁不咨磁啊?求个转发得唔得啊?(此处应有掌声)

    今天就为大家带来非常严(kuai)肃(le)的知识点讲解:mask:

(摘自我最钟意的1984版射雕英雄传黄药师的mask,经典的不能再经典,与后面的翻拍比起来,简直是战五渣,不好意思,跑题了,我们继续)

说起mask,笔者在脑科学的海洋中与各种各样的mask有着很深的瓜葛和纠纷。

可以毫不谦虚的说我是看着mask长大的!就问你怕不怕!


    对于初学者(普通玩家)来说,不同的操作对应不同的mask,如果mask选择错误,常常导致结果异常诡异。(比如算了半天,激活区跑到脑子外面来了,相信这个酸爽的经历,很多朋友都有过吧?WHY?请给我一个合理的解释!)

    在这里笔者讲述下mask,与mask使用的技巧与原则。(至于具体教程嘛,关注公众号,获取最新培训信息,来重庆参加皇家(ROYAL)思影科技培训:第五届功能www.74006.com数据处理基础班   ,你懂的,作为一个非常专业,非常娴熟的高端职业广告人,此处不插入广告,总觉得些许遗憾,不是我的风格)


    mask是谁,mask要做什么?

1、模板(mask )往往是与ROI联系在一起的。

 (region of interest感兴趣区,如果你一定要问我感兴趣区是什么,我觉得我们不在一个频道上,放手吧,我们俩是不可能的)


    在小时候填写机答题卡的时候,老师改卷就是在正确答案上面挖洞,然后数个数。如图1示。

图1:挖过洞的正确答案机读卡(其实我觉得全部涂D似乎得分更高,当然了,我绝对没有这么做过,因为会给零分,你至少要涂个C上去)


    老师改卷的正确答案就是这张顶层挖了洞的答题卡,就是一个mask。在mask的作用下,你的正确答案(ROI)就一目了然的显现了出来。

    

    总结:在脑影像研究中,mask把我们不关心的区域屏蔽了。(比如你在外面各种浪,想发个朋友圈显摆下你出众,不凡,有品位的生活的时候,是不是要选择不给你老板看呢?这时候你就给你的朋友圈加了个MASK,如果你一定要说你敢不屏蔽你老板,我只能说:大哥在上,请受小弟一拜,你很社会,你是老板)


2mask作用的原理

用数学的表达式来描述:就是"乘"。

用逻辑学的表达式描述:就是"与"。

来自绰号高仿颜真卿的书法大师真迹,建议收藏并设为手机屏保,别人看到会认为你是个爱艺术,有品位的人

图2:mask在计算中处理的机理


这样就把感兴趣的区域信号“520” 提取出来了。

(讨厌!你们理工男就喜欢用这种晦涩难懂的方式出其不意的表达爱意,伦家完全get不到,小拳拳捶你胸口,答应你了啦)


3、常见的mask

根据我们使用的需要,把mask做成:二值模板、多值模板、概率模板。

 

1)二值模板:

二值模板就是简单的卡一个阈值,白色的区域置为数字1,黑色区域设置为数字0。得到的区域就是我们想要得到的我们所感兴趣的区域。如果需要研究大脑灰质,则把白质、脑脊液与大脑外的区域滤除即可(如下图,有没有觉得很像个熊猫脸啊?尤其是第二张,插个竹子就更像了,哈哈)

                图3:成年人大脑灰质模板

 

谁也不能阻挡我作为皇家(ROYAL)高端职业玩家研究脑岛的热情!如果想单独提取脑岛区域作为一个mask呢?想把脑岛作为一个种子点那该怎么办呢?那就要利用下面的多值模板了。

 

2)多值模板:

多值模板的制作过程可以是解剖形态学分割,也可以是功能相近的区域,相较于二值模板,多值模板利用多个数值来定义不同的脑区,其实简单粗暴的理解就是用一个模板来表示多个二值模板,在这里笔者都摆上来给大伙儿看看。

                                   图4:AAL模板

如图4展现的AAL模板,每一个颜色的区块代表一个不同的区域。不同颜色代表一个不同的数字。然后特定数字对应特定脑区。

                     图5:yeo的7网络模板(yeo是哪位啊?)


    与其说上面的结构模板是按照大脑皮层沟沟回回来分割,功能模板(如图5)就是按照大脑功能区来划分的。我们如果要提取特定脑区的ROI,可以查表(如表1),然后经过一系列非常高端非常娴熟非常恐怖的操作(这就是我们高端职业玩家与普通玩家的区别之所在,普通玩家看看就行了,千万不要模仿,妄想达到我这个层次)可以得到的单独一个或几个脑区的二值模板。

 

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 广告时间,大家休息下,我们继续,瓜子,花生,矿泉水,来,脚收一下:

NAME

ID

location in Free suffer

modified CMA short

Modified   CMA

MNI

 Lobe

Gyruss short

gyrus

'SFG_L_7_1'

1

'Superior Frontal Gyrus'

'A8m'

'medial area 8'

[-5,15,54]

'Frontal Lobe'

'SFG'

'Superior Frontal Gyrus'

'SFG_R_7_1'

2

'Superior Frontal Gyrus'

'A8m'

'medial area 8'

[7,16,54]

'Frontal Lobe'

'SFG'

'Superior Frontal Gyrus'

'SFG_L_7_2'

3

'Superior Frontal Gyrus'

'A8dl'

'dorsolateral area 8'

[-18,24,53]

'Frontal Lobe'

'SFG'

'Superior Frontal Gyrus'

'SFG_R_7_2'

4

'Superior Frontal Gyrus'

'A8dl'

'dorsolateral area 8'

[22,26,51]

'Frontal Lobe'

'SFG'

'Superior Frontal Gyrus'

'SFG_L_7_3'

5

'Superior Frontal Gyrus'

'A9l'

'lateral area 9'

[-11,49,40]

'Frontal Lobe'

'SFG'

'Superior Frontal Gyrus'

'SFG_R_7_3'

6

'Superior Frontal Gyrus'

'A9l'

'lateral area 9'

[13,48,40]

'Frontal Lobe'

'SFG'

'Superior Frontal Gyrus'

……

……

……

……

……

……

……

……

……

1:多值模板数值与脑区对应表

注:功能模板的制作与表格的来源可以参考这篇文献The Human Brainnetome Atlas ANew Brain Atlas Based on Connectional Architecture

 

ref:YeoBT, Krienen FM, Sepulcre J, Sabuncu MR, Lashkari D, Hollinshead M, Roffman JL,Smoller JW, Zollei L., Polimeni JR, Fischl B, Liu H, Buckner RL. Theorganization of the human cerebral cortex estimated by intrinsic functionalconnectivity. J Neurophysiol 106(3):1125-65, 2011.

 

 

3)概率模板:

在定义什么是灰质,什么是白质的时候我们应该额外的小心。有时候灰质和白质的边界在MRI上面表现得并不是非灰即白。(要不然为什么freesurfer估计的表面与cat12估计的表面存在一定出入呢)在灰质与白质交界的地方存在一些模糊区域(就好像你我之间的感情剪不断理还乱,藕断丝连,难分难舍,正所谓敌中有我,我中有敌,敌敌我我,我我敌敌,无敌是多麽寂寞!我晕,跑题跑到天上去了,赶紧拉回来)。具体想把大脑灰白质中间这部分模糊区域分割成灰质还是白质需要自己定义。这就诞生了概率模板。

 

图6:灰质概率模板

7:白质概率模板

看着图6灰质概率模板,然后看看最初我讲的灰质二值模板。是不是有几分类似?灰质的二值模板就是选取灰质概率大于某一个特定值制作成的。概率模板在spm预处理的空间标准化这一步中起到了关键性的作用。如果您想用儿童的数据就请在网上找找儿童的模板来进行空间标注化(哈哈,我知道在哪里找现成的儿童模板,这就是我这种非常NB,非常娴熟的高端职业玩家与普通玩家的区别,如果想要请关注皇家思影科技公众号并留言)。用成年人的模板虽然能够计算出差不多的结果。但是请注意:如果计算儿童数据用成人模板,很有可能被审稿人提问噢。(还提问啥,直接拒搞,一周拒,一天拒,啊,想起当年我陈村的哥们,投了篇给nature ,两小时拒,nature实在太社会了,真的是一点面子都不给啊)

 

作业:

1、查找研究儿童的论文,从该文献的补充材料上下载儿童模板。学习模板的下载

2、列出20个功能模板,写出他们的优缺点(模板数量是海量的)

(想要成为像我一样意识犀利,走位风骚,输出恐怖的皇家高端职业数据处理玩家,完成HOMEWORK是必须的)

   不说了,我回我的小黑屋闭关修炼继续我的数据处理高端职业玩家之路了,在成为大神的路上,我一路披荆斩棘,我们下期再会。

拿起你的小手机,打开微信扫一扫,对准了,一秒关注



 
 

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