1. 目的
2. FreeSurferの概要
3. 準備するデータ
4. 実行
5. 結果
5.1. aparc.stats
5.2. wmparc.stats
1. 目的
- 構造MRI (3D-T1WI)から、の脳構造を解析
2. FreeSurferの概要
準備中。。。
3. 準備するデータ
準備するデータは、3D-T1WIのみである。
. └── Subj001.nii.gz
4. 実行
FreeSurferのrecon-allの基本的な使い方は、次の通り。Subjects DIR-sdは、被験者データが集められているフォルダを指定する。
recon-all -i <Input 3D-T1WI> -subjid <Subject ID> -all -sd .<Subject DIR>
例えば、次のようにコマンドを打ち込むことで、FreeSurferを実行できる。
recon-all -i Subj001.nii.gz -subjid Subj001 -all -sd .
5. 結果
FreeSurferの処理が完了すると、Subj001/mriフォルダに灰白質（aparc+aseg.mgz）と白質wmparc.mgzが各脳領域ごとに分割された画像が生成される。これを脳画像に重ねて表示するには、次のコマンドを実行する。
freeview -v Subj001/mri/brain.mgz \ Subj001/mri/aparc+aseg.mgz:colormap:lut:opacity=0.2 \ Subj001/mri/wmparc.mgz:colormap:lut:opacity=0.2
以下のような画像が表示される。
また、各脳領域の厚さ・面積・体積・脳回の曲率等の情報がSubj001/statsフォルダに保存される。
5.1. aparc.stats
aparc.statsには、皮質および深部灰白質の構造情報が記載されている。また、aparc.statsは、左半球 (lh) と右半球 (rh) ごとに保存される（例: lh.aparc.stats）。
lh.aparc.statsの中身は、次の通り。
# Table of FreeSurfer cortical parcellation anatomical statistics # # CreationTime 2020/12/09-20:01:37-GMT # generating_program mris_anatomical_stats # cvs_version $Id: mris_anatomical_stats.c,v 1.79 2016/03/14 15:15:34 greve Exp $ # mrisurf.c-cvs_version $Id: mrisurf.c,v 1.781.2.6 2016/12/27 16:47:14 zkaufman Exp $ # cmdline mris_anatomical_stats -th3 -mgz -cortex ../label/lh.cortex.label -f ../stats/lh.aparc.stats -b -a ../label/lh.aparc.annot -c ../label/aparc.annot.ctab Subj001 lh white # sysname Linux # hostname neuro # machine x86_64 # user neuro # # SUBJECTS_DIR /home/neuro/Documents/Yuya_S/FreeSurfer/2_ANALYZE # anatomy_type surface # subjectname Subj001 # hemi lh # AnnotationFile ../label/lh.aparc.annot # AnnotationFileTimeStamp 2020/12/10 04:34:33 # Measure Cortex, NumVert, Number of Vertices, 134464, unitless # Measure Cortex, WhiteSurfArea, White Surface Total Area, 91536.6, mm^2 # Measure Cortex, MeanThickness, Mean Thickness, 2.5011, mm # Measure BrainSeg, BrainSegVol, Brain Segmentation Volume, 1249289.000000, mm^3 # Measure BrainSegNotVent, BrainSegVolNotVent, Brain Segmentation Volume Without Ventricles, 1227719.000000, mm^3 # Measure BrainSegNotVentSurf, BrainSegVolNotVentSurf, Brain Segmentation Volume Without Ventricles from Surf, 1227368.805429, mm^3 # Measure Cortex, CortexVol Total cortical gray matter volume, 509668.845191, mm^3 # Measure SupraTentorial, SupraTentorialVol, Supratentorial volume, 1091814.805429, mm^3 # Measure SupraTentorialNotVent, SupraTentorialVolNotVent, Supratentorial volume, 1073466.805429, mm^3 # Measure EstimatedTotalIntraCranialVol, eTIV, Estimated Total Intracranial Volume, 1529098.631452, mm^3 # NTableCols 10 # TableCol 1 ColHeader StructName # TableCol 1 FieldName Structure Name # TableCol 1 Units NA # TableCol 2 ColHeader NumVert # TableCol 2 FieldName Number of Vertices # TableCol 2 Units unitless # TableCol 3 ColHeader SurfArea # TableCol 3 FieldName Surface Area # TableCol 3 Units mm^2 # TableCol 4 ColHeader GrayVol # TableCol 4 FieldName Gray Matter Volume # TableCol 4 Units mm^3 # TableCol 5 ColHeader ThickAvg # TableCol 5 FieldName Average Thickness # TableCol 5 Units mm # TableCol 6 ColHeader ThickStd # TableCol 6 FieldName Thickness StdDev # TableCol 6 Units mm # TableCol 7 ColHeader MeanCurv # TableCol 7 FieldName Integrated Rectified Mean Curvature # TableCol 7 Units mm^-1 # TableCol 8 ColHeader GausCurv # TableCol 8 FieldName Integrated Rectified Gaussian Curvature # TableCol 8 Units mm^-2 # TableCol 9 ColHeader FoldInd # TableCol 9 FieldName Folding Index # TableCol 9 Units unitless # TableCol 10 ColHeader CurvInd # TableCol 10 FieldName Intrinsic Curvature Index # TableCol 10 Units unitless # ColHeaders StructName NumVert SurfArea GrayVol ThickAvg ThickStd MeanCurv GausCurv FoldInd CurvInd bankssts 1706 1193 3135 2.764 0.427 0.112 0.019 15 1.3 caudalanteriorcingulate 1136 745 1942 2.368 0.668 0.158 0.026 24 1.1 caudalmiddlefrontal 3765 2557 6665 2.419 0.421 0.116 0.020 35 3.2 cuneus 2066 1395 2739 1.905 0.546 0.151 0.034 29 3.0 entorhinal 637 497 2185 3.351 0.914 0.119 0.024 5 0.7 fusiform 4365 3016 9776 2.901 0.595 0.135 0.029 65 5.2 inferiorparietal 6556 4462 12218 2.510 0.460 0.122 0.024 81 6.2 inferiortemporal 5440 3693 12466 2.853 0.620 0.126 0.027 75 6.2 isthmuscingulate 1738 1138 2947 2.372 0.814 0.127 0.030 24 2.0 lateraloccipital 7720 5101 12698 2.301 0.458 0.137 0.028 103 8.8 lateralorbitofrontal 3955 2697 7867 2.600 0.577 0.134 0.031 55 5.0 lingual 5496 3835 8069 2.020 0.578 0.144 0.035 77 7.4 medialorbitofrontal 3388 2238 6023 2.430 0.704 0.120 0.032 47 4.0 middletemporal 5073 3489 12496 2.881 0.655 0.130 0.026 75 5.4 parahippocampal 1129 718 2446 2.897 0.776 0.090 0.021 8 0.8 paracentral 2097 1424 3854 2.502 0.497 0.119 0.026 20 2.0 parsopercularis 2432 1679 4984 2.566 0.543 0.115 0.021 28 2.1 parsorbitalis 977 670 2470 2.621 0.598 0.152 0.037 19 1.7 parstriangularis 1970 1406 4121 2.453 0.467 0.134 0.033 30 2.6 pericalcarine 2208 1531 1980 1.593 0.432 0.154 0.037 31 3.3 postcentral 7825 5228 12158 2.086 0.553 0.120 0.022 89 7.0 posteriorcingulate 1949 1342 3783 2.631 0.793 0.152 0.037 35 2.5 precentral 8007 5252 14452 2.557 0.498 0.109 0.021 69 6.6 precuneus 6465 4325 11805 2.509 0.500 0.122 0.026 72 6.6 rostralanteriorcingulate 1421 964 3191 2.943 0.740 0.130 0.032 27 2.0 rostralmiddlefrontal 8606 6003 15441 2.212 0.553 0.140 0.034 140 12.7 superiorfrontal 9981 7035 21086 2.588 0.559 0.133 0.029 118 11.8 superiorparietal 8285 5587 13849 2.271 0.415 0.123 0.023 96 7.4 superiortemporal 6222 4206 13988 2.956 0.616 0.115 0.024 78 6.3 supramarginal 6623 4574 13160 2.579 0.520 0.130 0.028 92 7.8 frontalpole 347 235 1010 2.809 0.788 0.178 0.056 11 0.8 temporalpole 673 484 1882 3.001 0.960 0.165 0.071 18 1.8 transversetemporal 692 435 1114 2.318 0.447 0.096 0.018 5 0.4 insula 3655 2496 7826 3.170 0.729 0.121 0.033 37 4.8
5.2. wmparc.stats
wmparc.statsには、白質の構造情報が記載されている。
# Title Segmentation Statistics # # generating_program mri_segstats # cvs_version $Id: mri_segstats.c,v 1.121 2016/05/31 17:27:11 greve Exp $ # cmdline mri_segstats --seg mri/wmparc.mgz --sum stats/wmparc.stats --pv mri/norm.mgz --excludeid 0 --brainmask mri/brainmask.mgz --in mri/norm.mgz --in-intensity-name norm --in-intensity-units MR --subject Subj001 --surf-wm-vol --ctab /opt/freesurfer/WMParcStatsLUT.txt --etiv # sysname Linux # hostname neuro # machine x86_64 # user neuro # anatomy_type volume # # SUBJECTS_DIR /home/neuro/Documents/Yuya_S/FreeSurfer/2_ANALYZE # subjectname Subj001 # Measure VentricleChoroidVol, VentricleChoroidVol, Volume of ventricles and choroid plexus, 18348.000000, mm^3 # Measure lhCerebralWhiteMatter, lhCerebralWhiteMatterVol, Left hemisphere cerebral white matter volume, 247050.231251, mm^3 # Measure rhCerebralWhiteMatter, rhCerebralWhiteMatterVol, Right hemisphere cerebral white matter volume, 245715.728986, mm^3 # Measure CerebralWhiteMatter, CerebralWhiteMatterVol, Total cerebral white matter volume, 492765.960237, mm^3 # Measure Mask, MaskVol, Mask Volume, 1604897.000000, mm^3 # Measure EstimatedTotalIntraCranialVol, eTIV, Estimated Total Intracranial Volume, 1529098.631452, mm^3 # SegVolFile mri/wmparc.mgz # SegVolFileTimeStamp 2020/12/10 05:19:19 # ColorTable /opt/freesurfer/WMParcStatsLUT.txt # ColorTableTimeStamp 2017/01/19 07:00:02 # InVolFile mri/norm.mgz # InVolFileTimeStamp 2020/12/09 23:13:15 # InVolFrame 0 # PVVolFile mri/norm.mgz # PVVolFileTimeStamp 2020/12/09 23:13:15 # ExcludeSegId 0 # Only reporting non-empty segmentations # VoxelVolume_mm3 1 # TableCol 1 ColHeader Index # TableCol 1 FieldName Index # TableCol 1 Units NA # TableCol 2 ColHeader SegId # TableCol 2 FieldName Segmentation Id # TableCol 2 Units NA # TableCol 3 ColHeader NVoxels # TableCol 3 FieldName Number of Voxels # TableCol 3 Units unitless # TableCol 4 ColHeader Volume_mm3 # TableCol 4 FieldName Volume # TableCol 4 Units mm^3 # TableCol 5 ColHeader StructName # TableCol 5 FieldName Structure Name # TableCol 5 Units NA # TableCol 6 ColHeader normMean # TableCol 6 FieldName Intensity normMean # TableCol 6 Units MR # TableCol 7 ColHeader normStdDev # TableCol 7 FieldName Itensity normStdDev # TableCol 7 Units MR # TableCol 8 ColHeader normMin # TableCol 8 FieldName Intensity normMin # TableCol 8 Units MR # TableCol 9 ColHeader normMax # TableCol 9 FieldName Intensity normMax # TableCol 9 Units MR # TableCol 10 ColHeader normRange # TableCol 10 FieldName Intensity normRange # TableCol 10 Units MR # NRows 70 # NTableCols 10 # ColHeaders Index SegId NVoxels Volume_mm3 StructName normMean normStdDev normMin normMax normRange 1 3001 3524 3508.1 wm-lh-bankssts 98.6405 7.9080 71.0000 118.0000 47.0000 2 3002 3041 3012.8 wm-lh-caudalanteriorcingulate 106.1743 9.7316 71.0000 126.0000 55.0000 3 3003 6943 6929.7 wm-lh-caudalmiddlefrontal 95.6736 9.8735 63.0000 117.0000 54.0000 4 3005 2121 2119.2 wm-lh-cuneus 91.1391 10.4037 66.0000 114.0000 48.0000 5 3006 1049 1088.4 wm-lh-entorhinal 80.1049 8.8624 56.0000 112.0000 56.0000 6 3007 6820 6751.2 wm-lh-fusiform 90.8783 10.4333 56.0000 114.0000 58.0000 7 3008 9829 9877.3 wm-lh-inferiorparietal 96.3825 10.2446 63.0000 120.0000 57.0000 8 3009 7034 7002.1 wm-lh-inferiortemporal 86.2688 12.7662 51.0000 113.0000 62.0000 9 3010 4036 4077.5 wm-lh-isthmuscingulate 105.1016 9.5987 37.0000 124.0000 87.0000 10 3011 9108 9298.5 wm-lh-lateraloccipital 90.5220 9.1699 63.0000 114.0000 51.0000 11 3012 6634 6595.1 wm-lh-lateralorbitofrontal 99.7825 11.2891 66.0000 126.0000 60.0000 12 3013 6526 6406.8 wm-lh-lingual 89.2861 10.1055 51.0000 117.0000 66.0000 13 3014 4776 4756.7 wm-lh-medialorbitofrontal 100.5992 12.2001 24.0000 127.0000 103.0000 14 3015 5454 5569.1 wm-lh-middletemporal 85.9773 9.9489 57.0000 112.0000 55.0000 15 3016 1589 1661.2 wm-lh-parahippocampal 89.3222 8.3148 65.0000 112.0000 47.0000 16 3017 4042 4074.3 wm-lh-paracentral 92.4000 8.4372 66.0000 115.0000 49.0000 17 3018 3752 3724.1 wm-lh-parsopercularis 95.7439 10.4939 68.0000 119.0000 51.0000 18 3019 934 925.5 wm-lh-parsorbitalis 84.3351 10.0562 61.0000 106.0000 45.0000 19 3020 2889 2864.7 wm-lh-parstriangularis 91.3375 11.1110 62.0000 117.0000 55.0000 20 3021 3880 3534.2 wm-lh-pericalcarine 90.3379 10.1190 62.0000 113.0000 51.0000 21 3022 9048 9133.1 wm-lh-postcentral 90.5553 10.1126 63.0000 117.0000 54.0000 22 3023 4979 4930.6 wm-lh-posteriorcingulate 102.9735 9.9418 48.0000 122.0000 74.0000 23 3024 14565 14538.0 wm-lh-precentral 93.4461 9.1777 63.0000 119.0000 56.0000 24 3025 10517 10495.6 wm-lh-precuneus 99.6304 9.6149 36.0000 154.0000 118.0000 25 3026 2602 2514.4 wm-lh-rostralanteriorcingulate 101.8966 14.8008 35.0000 134.0000 99.0000 26 3027 12713 12821.3 wm-lh-rostralmiddlefrontal 98.1206 10.5230 65.0000 120.0000 55.0000 27 3028 17112 17150.4 wm-lh-superiorfrontal 94.3707 10.5009 61.0000 123.0000 62.0000 28 3029 12917 13041.8 wm-lh-superiorparietal 96.7138 10.0283 62.0000 117.0000 55.0000 29 3030 8258 8541.9 wm-lh-superiortemporal 93.0829 10.6918 63.0000 118.0000 55.0000 30 3031 9396 9420.8 wm-lh-supramarginal 96.7631 10.6806 63.0000 121.0000 58.0000 31 3032 214 221.1 wm-lh-frontalpole 92.0561 9.4181 74.0000 116.0000 42.0000 32 3033 624 687.3 wm-lh-temporalpole 79.2388 7.5813 57.0000 110.0000 53.0000 33 3034 642 622.6 wm-lh-transversetemporal 94.6511 8.5727 75.0000 115.0000 40.0000 34 3035 10580 10410.0 wm-lh-insula 96.7245 10.8609 58.0000 124.0000 66.0000 35 4001 2904 2910.9 wm-rh-bankssts 95.7104 7.8693 67.0000 110.0000 43.0000 36 4002 2504 2512.0 wm-rh-caudalanteriorcingulate 105.3910 9.3044 69.0000 123.0000 54.0000 37 4003 7042 6997.0 wm-rh-caudalmiddlefrontal 96.0454 9.8148 65.0000 116.0000 51.0000 38 4005 2412 2543.3 wm-rh-cuneus 88.8429 8.8231 63.0000 113.0000 50.0000 39 4006 692 766.1 wm-rh-entorhinal 78.1604 8.9138 59.0000 113.0000 54.0000 40 4007 7157 7093.4 wm-rh-fusiform 89.5639 9.5493 59.0000 111.0000 52.0000 41 4008 12012 12138.6 wm-rh-inferiorparietal 94.7903 9.8456 65.0000 115.0000 50.0000 42 4009 6736 6716.1 wm-rh-inferiortemporal 88.8744 10.5262 59.0000 110.0000 51.0000 43 4010 3673 3687.3 wm-rh-isthmuscingulate 103.4236 10.2888 26.0000 124.0000 98.0000 44 4011 9750 9938.5 wm-rh-lateraloccipital 89.0627 8.8456 53.0000 109.0000 56.0000 45 4012 6075 6100.6 wm-rh-lateralorbitofrontal 94.8914 10.2953 62.0000 118.0000 56.0000 46 4013 6756 6633.9 wm-rh-lingual 86.4899 10.0740 11.0000 111.0000 100.0000 47 4014 3719 3732.0 wm-rh-medialorbitofrontal 94.9559 11.6434 30.0000 119.0000 89.0000 48 4015 5794 5999.5 wm-rh-middletemporal 88.0036 9.7096 59.0000 110.0000 51.0000 49 4016 1574 1625.5 wm-rh-parahippocampal 88.7154 8.8436 44.0000 112.0000 68.0000 50 4017 4166 4199.9 wm-rh-paracentral 93.8337 8.2716 69.0000 116.0000 47.0000 51 4018 3510 3504.4 wm-rh-parsopercularis 96.5960 10.2199 66.0000 117.0000 51.0000 52 4019 1053 1065.9 wm-rh-parsorbitalis 86.1054 9.5682 62.0000 109.0000 47.0000 53 4020 3448 3427.2 wm-rh-parstriangularis 91.6995 10.0940 62.0000 114.0000 52.0000 54 4021 2888 2670.2 wm-rh-pericalcarine 86.4228 8.9538 26.0000 108.0000 82.0000 55 4022 7978 7981.5 wm-rh-postcentral 90.6651 10.5013 63.0000 116.0000 53.0000 56 4023 4712 4661.9 wm-rh-posteriorcingulate 103.0671 8.9448 49.0000 124.0000 75.0000 57 4024 14926 14925.4 wm-rh-precentral 94.0721 8.5665 67.0000 117.0000 50.0000 58 4025 10712 10698.6 wm-rh-precuneus 99.2039 9.2602 54.0000 121.0000 67.0000 59 4026 1870 1846.9 wm-rh-rostralanteriorcingulate 103.8059 10.5876 70.0000 131.0000 61.0000 60 4027 11835 12171.9 wm-rh-rostralmiddlefrontal 96.1585 9.2493 66.0000 115.0000 49.0000 61 4028 17809 18126.3 wm-rh-superiorfrontal 94.0811 9.3702 63.0000 119.0000 56.0000 62 4029 13213 13320.4 wm-rh-superiorparietal 95.6500 9.6784 63.0000 116.0000 53.0000 63 4030 7743 7980.9 wm-rh-superiortemporal 93.0976 9.4358 65.0000 113.0000 48.0000 64 4031 9885 9909.1 wm-rh-supramarginal 96.7241 10.3698 63.0000 118.0000 55.0000 65 4032 240 265.8 wm-rh-frontalpole 91.2417 7.4440 75.0000 107.0000 32.0000 66 4033 723 784.5 wm-rh-temporalpole 78.9391 8.1127 57.0000 98.0000 41.0000 67 4034 585 577.1 wm-rh-transversetemporal 96.0513 7.4146 73.0000 112.0000 39.0000 68 4035 11695 11518.1 wm-rh-insula 94.4427 11.1743 41.0000 120.0000 79.0000 69 5001 37165 37072.8 Left-UnsegmentedWhiteMatter 103.1510 9.9691 27.0000 127.0000 100.0000 70 5002 35548 35459.7 Right-UnsegmentedWhiteMatter 102.0210 9.6094 23.0000 126.0000 103.0000
著者情報： 斎藤 勇哉
順天堂大学医学部 大学院医学研究科 放射線診断学講座所属脳MRI 画像解析が専門であり、テーマは①神経変性疾患の機序解明、②医用人工知能の開発、③多施設データのハーモナイゼーション、④速読が脳に与える影響や学習効果、⑤SNS解析を用いたマーケティング戦略の改善。
医療分野に関わらず、自然言語処理・スクレイピング・データ分析・Web アプリ開発を得意とし、企業や他大学の研究を支援。
主な使用言語は、Python、Shell Script、MATLAB、HTML、CSS
いつも大変お世話になっており、勉強させていただいてます。
Lin4neuro にfreesurfer7.3.2をインストールし使用中です。
T1WIに対しrecon-all を実行したいのですが、エラーが出てしまいます。
brainの、freesurfer/7.3.2（←当初このフォルダがなかったので作成）/subjectsの中に、フォルダ『test2』を作り、そこにT1のnii.gz『2.nii.gz』を置きました。これに対し、recon-all -i 2.nii.gz -subjid test2 -all -sd .test2 とコマンドを入力しましたが、ERROR: Flag -sd .test2 unrecognized. と表示されました。どうしたらよいでしょうか？
質問を拝見しました。test2 フォルダは作成する必要がありません。むしろ作るとエラーになると思います。
以下のようにしていただけますか。
– “2.nii.gz” はsubjectsの下にniftiというフォルダを作って保存してください。niftiフォルダは必須ではありませんが、管理の面ではその方が楽だと思いますので。
– そのうえで以下を実行してください。まず、SUBJECTS_DIRを設定することが大事なのと、-sd .test2 は不要です。
– ちなみに今回 -sd .test2 で失敗した理由は、.とtest2の間にスラッシュがなかったからです。本当は ./test2 になるはずです。. はカレントディレクトリを意味します。.test2 だと、.test2 という名前の（通常は）隠しフォルダを意味します。それは存在していないのでエラーになったわけです。
これで試してみていただけませんか？
根本先生、ご丁寧に説明していただきありがとうございます。
無事、recon-all できました。
安心しました。
無事にできたようでよかったです。
根本先生
FSLを用いて3D-T1WIの ”CSF” における各脳領域の厚さ・面積・体積・脳回の曲率等の情報を取得したいです。お忙しい中大変恐縮ですが、方法をご教授お願いできますか。
残念ながら、FSLでは、皮質厚、脳回の曲率などの情報は得られません。FreeSurferを使用する必要があります。
返信ありがとうございます！
差し支えなければ、FreeSurferを使用しての情報の取得方法を教えて頂けませんか？
ちょうどこのコメントを書いてくださっているこのブログ記事がその方法なんですね。
まずは、recon-all を実行されてはいかがでしょうか？
実行しました。
Freesurferを用いて、灰白質と白質の構造情報は得られたのですが、CSFの情報の取得方法がわからないのでご教授お願いできますでしょうか。
何度も質問してすみません。
CSFの情報とはどのようなものでしょうか？脳室の容積などはFreeSurferで求められますが、ほかにどのような情報を必要としていらっしゃいますか。
詳細を伝えておらず申し訳ございません。
こちら、水頭症患者の脳MRIデータに対し画像解析を行っています。
そこで、水頭症と判別するために脳室、シルビウス裂、高位円蓋部・正中部の脳溝などにおける脳脊髄液の体積情報を取得したいと考えています。これらの情報が取得可能であればご教授お願いできればと思っています。よろしくお願いします。
以下のコマンドをタイプしてみてください。
これは、FreeSurferについてくるサンプルの bert の体積情報を bert_result.tsv というファイルに出力するコマンドです。
(bert_result.tsv は自分で決めたファイル名でなんでも大丈夫です）
CSFに関連するようなものとして以下のようなものが挙げられます。
Left-Lateral-Ventricle
Left-Inf-Lat-Vent
3rd-Ventricle
4th-Ventricle
CSF
Right-Lateral-Ventricle
Right-Inf-Lat-Vent
5th-Ventricle
BrainSegVol
BrainSegVolNotVent
BrainSegVol-to-eTIV
EstimatedTotalIntraCranialVol
ここら辺が役に立ちませんでしょうか。
ピングバック： 【MRtrix】MRtrixを用いた5TT（five-tissue-type）画像の生成