Ubuntu 18.04 に HCP Pipeline の環境を設定する方法

HCP Pipelineを準備するのは簡単ではありませんが、東京大学小池研の植松明子さんとディスカッションしている中で、Ubuntu 18.04にHCP Pipelineを設定する方法を確立できたのでご紹介します。植松さんのinputに感謝申し上げます。

主要な解析ソフトのインストール

以下のソフトウェアをインストールする必要があります。
– HCP pipelines
– Workbench
– FreeSurfer　 https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki
– FSL　https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki
– MSM (HCP用）バイナリファイル
– R
– FIX
– Gradunwarp (Optional)

以下、各ソフトのインストールについて解説します。この通りにしていけば、設定できます。

HCP Pipeline

• Human connectome projectにおけるMRI解析処理で使用されているスクリプト集です。

mkdir ~/projects
cd ~/projects
sudo git clone https://github.com/Washington-University/HCPpipelines.git

Connectome Workbench

• HCPの基幹となるソフトウェアです。

cd ~/Downloads
curl -O https://www.humanconnectome.org/storage/app/media/workbench/workbench-linux64-v1.4.2.zip
unzip workbench-linux64-v1.4.2.zip
find workbench/ -type d -exec chmod 755 {} \;
find workbench/ -type f -exec chmod 644 {} \;
find workbench/bin_linux64 -type f -exec chmod 755 {} \;
find workbench/exe_linux64 -type f -exec chmod 755 {} \;
sudo mv workbench /usr/local
    
#PATH settins for workbench
cat << 'EOS' >> ~/.bash_aliases
    
#workbench
export PATH=$PATH:/usr/local/workbench/bin_linux64
EOS

FreeSurfer

• FreeSurferのインストールに特化したスクリプトを私が準備してあるので、それを走らせるのが簡単です。
• 以下のリンクから、ライセンスを入手し、license.txt を ~/Downloads に保存します。
  https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/registration.html
• その後、以下で必要なパッケージとFreeSurferのインストールとセッティングが行われます。
• FreeSurferは7.1.1がリリースされていますが、現時点では、FreeSurfer 6.0.xを使用することが勧められています。

cd ~/Downloads
wget https://github.com/kytk/lin4neuro-bionic/raw/master/installer-scripts/freesurfer6.0.1_installer_bionic.sh
chmod 755 freesurfer6.0.1_installer_bionic.sh
./freesurfer6.0.1_installer_bionic.sh

• もし、VirtualBox内のubuntuに対して設定するのならば、VirtualBoxにあわせた修正をしますかという質問にYesと答えてください。recon-allがVirtualBoxでは動かない問題を解決してあります。
• スクリプトが走り終わった後、新たにターミナルを起動することで、FreeSurferは使用可能になります。

FSL

• fslinstaller.py を入手することで、あとはほぼ自動でインストールおよび設定が完了します。
• 初回は、以下のリンクからregistrationを行います。（fslinstaller.pyは、下に示す方法で入手できます）
  https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsldownloads_registration

cd ~/Downloads
curl -O https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsldownloads/fslinstaller.py
python3 fslinstaller.py

• インストール完了後、ログアウトし、再度ログインします。

MSM (Multimodal Surface Matching)

• FreeSurfer等のCortical Surface registration を補助するツールです。
• Fuctional MRIやDiffusionなどの解析結果をSurfaceにMappingする際に個人の脳溝・脳回特徴をより反映させてくれる為、疾患解析等での精度があがるようです。
• FSLに搭載されているものをより新しいものに置き換えます。

cd /usr/local/fsl/bin
sudo mv msm msm.org
sudo wget https://github.com/ecr05/MSM_HOCR/releases/download/v3.0FSL/msm_ubuntu_v3
sudo cp msm_ubuntu_v3 msm
sudo chmod 755 msm

R

• FIXは3.4以上が必要となります。Ubuntu 18.04のデフォルトは3.4ですが、今後、3.6以降が必要になるパッケージも多いため、3.6をインストールします。

# 前のバージョンを削除
sudo apt-get purge r-base
    
# keyを追加
sudo apt-key adv --keyserver keyserver.ubuntu.com \
     --recv-keys E298A3A825C0D65DFD57CBB651716619E084DAB9
    
#cloud.r-project.org のリポジトリを追加
sudo add-apt-repository \
    'deb https://cloud.r-project.org/bin/linux/ubuntu bionic-cran35/'
    
sudo apt-get -y update
sudo apt-get install r-base

• 様々なツールをユーザー権限で入れられるように、ホームディレクトリの下にRというディレクトリを作成し、そこに入れるようにします。これはAFNIでもとられている方法ですが便利です。

mkdir ~/R
echo 'export R_LIBS=$HOME/R' >> ~/.bash_aliases
source ~/.bashrc

• Fixは特定のバージョンのパッケージをインストールする必要があるため、devtoolsをいれる必要があります。そのために、以下のパッケージをまずインストールします。

# devtools に必要なパッケージのインストール
sudo apt-get install build-essential libcurl4-gnutls-dev libxml2-dev libssl-dev

• FIXに必要なRパッケージをインストールします。
• 以下、Rを起動していれるのではなく、必要なものをスクリプト化します。

cd ~
cat << 'EOS' > FIX_Rpackages.R
install.packages("devtools")
require(devtools)
install_version("kernlab", version="0.9-24")
install_version("caTools", version="1.16")
install_version("ROCR", version="1.0-7")
install_version("class", version="7.3-14")
install_version("mvtnorm", version="1.0-8")
install_version("multcomp", version="1.4-8")
install_version("e1071", version="1.6-7")
install_version("randomForest", version="4.6-12")
EOS

• 以下で一気にkernlab, caTools, ROCR, class, mvtnorm, multcomp, e1071, randomForest をインストールできます。

Rscript FIX_Rpackages.R
rm FIX_Rpackages.R

• coin と party はRを起動していれた方がうまくいくので、Rからインストールします。そして、FIXのキモはこの2つのパッケージなので、ここは必ずバージョンを固定してください。

R #Rが起動する。以降はRでタイプする
require(devtools)
install_version("coin", version="1.2-2")
install_version("party", version="1.0-25")

FIX

• FIXそのもののダウンロードおよびインストールは以下で行います。

cd ~/Downloads
wget http://www.fmrib.ox.ac.uk/~steve/ftp/fix.tar.gz
tar xvf fix.tar.gz
sudo mv fix /usr/local

• MATLAB Runtime をインストールします。インストール場所は、/usr/local/MATLAB/MCR/v93 としました。

/usr/local/fix/which_mcr.sh
#Download MATLAB Compiler Runtime v93 from https://www.mathworks.com/products/compiler/matlab-runtime.html.
#今の場合、v93、すなわち 9.3 (R2017a) をダウンロードすればよいことがわかる
#2022年10月13日現在では、以下
cd ~/Downloads
curl -O https://ssd.mathworks.com/supportfiles/downloads/R2017b/deployment_files/R2017b/installers/glnxa64/MCR_R2017b_glnxa64_installer.zip
mkdir mcr
mv MCR_R2017b_glnxa64_installer.zip mcr
cd mcr
unzip MCR_R2017b_glnxa64_installer.zip
sudo ./install -mode silent -agreeToLicense yes \
    -destinationFolder /usr/local/MATLAB/MCR/v93

• FIXの設定ファイルの編集
  • geditなどのテキストエディタで /usr/local/fix/setting.sh を 開きます

sudo gedit /usr/local/fix/setting.sh

以下の部分を編集します。

46行目あたり
FSL_FIX_MCRROOT=”/usr/local/MATLAB/MCR”

165行目あたり
FSL_FIX_R_CMD=”/usr/bin/R”

187行目あたり
FSL_FIX_CIFTIRW=”/usr/local/HCPpipelines/global/matlab/gifti-1.6″

193行目あたり
WBENCH=”/usr/local/workbench”

Gradunwarp (optional)

• 装置による歪み補正を行うpython scriptです。
  • Siemens()とGE()しか対応していない＋撮像PCの中にあるcoeff.gradファイルを取得する必要があるため、対応不可ならインストールしなくともOKです。

cd ~/git
git clone https://github.com/Washington-University/gradunwarp.git
cd gradunwarp
# pip を利用してGradunwapに必要なpython packagesをインストール
pip3 install numpy scipy pydicom nose sphinx nibabel
python3 setup.py install --prefix=~/.local/bin

以上です。