SPM中文教程匯總已

1、、SPM的安裝與啟動先安裝matlab,然后將SPM復(fù)制到matlab下的一個文件夾（SPM2需要matlab6.0或以上版本）。 啟動matlab,首先setpath,然后在matlab命令窗口中輸入SPM即可啟動，然后選擇fMRI，也可 以直接輸入SPMfMRI二、SPM數(shù)據(jù)處理概要先將所得數(shù)據(jù)進行 空間預(yù)處理（對齊，平滑，標(biāo)準(zhǔn)化等），然后進行模型估計（將刺激的時間、 間隔與血流動力函數(shù)進行卷積，所得結(jié)果與全腦象素信號進行相關(guān)分析），最后察看結(jié)果。三、SPM8數(shù)據(jù)處理的一般步驟為方便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，如果數(shù)據(jù)分散處理后整合，建議所有處理數(shù)據(jù)路徑保持一致， 要統(tǒng)一 路徑。處理前首先要采用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)

2、換軟件將 dicom數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成SPM解析格式，然后進行數(shù)據(jù)預(yù)處理， 預(yù)處理結(jié)束后到matlab安裝目錄中備份spm*ps文件，其中包含了空間校正和標(biāo)準(zhǔn)化的信息，然 后進行建模分析。運行命令：spmfmri，打開spm8的操作界面我們稱左上側(cè)的窗口為按鈕窗口 （buttonwindow），左下側(cè)的窗口為輸入窗口 （inputwindow），右 側(cè)大窗口為樹形結(jié)構(gòu)窗口或圖形窗口 （TreeBuildingWindoworthegraphicswindow）。在spm8和spm5中，每一步處理都采用了直觀的 樹形結(jié)構(gòu)”的面板，如果一個分支項左面有“+” 號，你可以雙擊顯示子分支項，？如果一個分支項右

3、面有“X”號，你必須為之指定選項（否則不能 運行該tree），分支項的選項在其右側(cè)面板指定，而幫助信息則在下面的面板中顯示。如果我們處 理數(shù)據(jù)沒有特殊需求，我們只關(guān)心帶有up):1:2: nslices2:2: nslices，如1:2:25,2:2,25 in terleaved（top-dow n）: nslices:-2:1, nslices-1:-2:1ReferenceSlice,我們輸入“31。選擇參考掃描層（一般可使用默認(rèn)值），其它掃描層的起始時間 都將以此層的起始時間為標(biāo)準(zhǔn)來移動進行校正。通常選擇nslice/2，如25層時選擇13層作為參考層。a*img文件，這Filenam

4、ePrefix，是指新生成的圖像前加何標(biāo)記，一般采用默認(rèn)設(shè)置。 最后點擊面板上方的向右的綠色三角即開始運行。運行完后將會生成一系列就是時間校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)。注意很多研究者容易將時間校準(zhǔn)和空間校準(zhǔn)順序顛倒，一般的觀點是如果圖像獲取是隔層（interleaved）進行的，如 1、3、5、7、9、2、4、6、8、10，則要先進行 slicetiming 再進行 realign，如果圖像各層是連續(xù)（sequential獲取的，女口 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10,則要先進行realign再做slicetiming。（為什么？）3、Realign （相當(dāng)于 AFNI 中的 registration

5、）分兩步：1）coregister，將每個session的第一個scan與第一個session的第一個scan進行比較，然后將每 個session中的其他scan與本session中的第一個scan進行比較，得到每個 filename.img文件的轉(zhuǎn): I;換參數(shù)，生成 filename.mat文件，同時為每個 session生成一個對齊參數(shù)（realignmentparameters， 文件名為 realignment_params_*.txt2） reslice，用filename.mat文件對filename.img重新切片，生成rfilename.img文件。并可依選擇生 成一個平均象

6、，名為meanfilename.img。以上兩步具體解釋如下一一即使我們對被試的頭部做了很好的固定，在實驗過程中，被試也會不由自主的有一些輕微的頭動，這在fMRI實驗中尤為明顯。這一步就是把一個實驗序列中的每一 幀圖像都和這個序列的第一楨圖像按照一定的算法做對齊，以矯正頭動。做完這一步，能給出該序列中被試的頭動情況，以作為是否放棄該數(shù)據(jù)的依據(jù)，如果頭動超過1個voxel （功能圖像掃描矩陣一般是64*64，則體素的大小為（FOV/64）*（ FOV/64）* （層厚+層間距），則要考慮放棄該 時間點數(shù)據(jù)。該程序利用最小二乘法（leastsquaresapproach原理和含6個參數(shù)（剛體模型）

7、的空間變 換，對從一個被試獲取的時間序列進行校正。用戶可指定某個volume作為隨后volumes的參考?？梢允堑?個volume，也可選擇比較有代表性的 volume（更明智的選擇），例如選擇磁場相對穩(wěn)定的第 4個volume。校正信息(頭動信息)將在結(jié)果窗口(GraphicsWindow)顯示。每個Session的校正 信息將存儲為rp*txt，其中*為Session數(shù)據(jù)集名稱。另外，頭動校正信息將以plot圖形顯示。如下 圖：Translation表示被試頭部在X，丫，Z三個方向的平移，分別用藍(lán)，綠，紅三種顏色表示。Rotation 表示被試頭部在實驗過程當(dāng)中繞 X(L-R)，丫(A-P

8、)，Z(S-I)三條軸的轉(zhuǎn)動角度。橫坐標(biāo)代表這個序列 所采集的所有圖像，縱坐標(biāo)表示的是偏移量和偏轉(zhuǎn)角度，分別以毫米和度為單位。采用SPM8，頭動信息和空間標(biāo)準(zhǔn)化的圖形文件將以spm“data” .p的形式保存于matlab的工作目錄下，如我們是2009年4月30日處理的數(shù)據(jù)，則將以 spm_2009Apr30.ps文件存于 matlab的work目錄下。我們在預(yù)處理面板校準(zhǔn)選項中選擇“Realign(Est&Res),”出現(xiàn)如下對話框，我們按下面設(shè)置進行：選中“data選擇“NewSession然后選中data下出現(xiàn)的“Sessior選項。點擊 “SpecifyFiles,用spm文件選擇器選

9、擇剛做完時間校準(zhǔn)的圖像(a*.img )。其余選項采用默認(rèn)設(shè)置，點擊上方綠色的 三角開始運行。Realign這一步也有分開進行的，具體描述如下3.1Realign:Estimate (重排參數(shù)的估計)此步驟采用最小方差原理和六參數(shù)剛體空間變換來重排從同一個被試上采集到的圖像數(shù)據(jù)。使用者 所選取的第一幅圖像文件將被作為其它圖像重排的參考標(biāo)準(zhǔn)。也就是說，你想要用哪一幅圖像作為參考標(biāo)準(zhǔn)，就先選哪一幅圖像的文件。參考圖像文件不一定非用采集到的第一幅圖像，使用最有代 表性”的一幅圖像也許更好。本步驟的目的 主要是去除fMRI和PET數(shù)據(jù)中的運動偽影。圖像數(shù)據(jù) 的頭文件會被改寫以反映數(shù)據(jù)相對空間位置的變化

10、。此過程的具體參數(shù)會在結(jié)果窗口中以平移I/ j(translation)和旋轉(zhuǎn)(rotation)曲線圖顯示。每個session的重排參數(shù)會被存儲到名為 rp*.txt的文 件中。這些參數(shù)可以在最后的一般線性模型統(tǒng)計估計中作為混淆因素考慮進去。3.1.1Data選擇一個被試需要進行此步驟處理的所有sessions注：在coregistration這一步，首先是對所有的session進行重排，其具體做法是把所選每個session的第一個scan與所選第一個session的第一個scan對齊。然后再把每個session里的其它scan與該session的第一個scan進行對齊。使 用此方式進行重排

11、是因為各個 session的數(shù)據(jù)之間可能會有較大差異。Session選擇session里所有 的 scan=3.1.2Estimati on Optio ns這里包括各種注冊參數(shù)選擇項，若對某一個選項不確定，使用軟件默認(rèn)值 即可。Quality質(zhì)量與速度的權(quán)衡。選擇高質(zhì)量以最慢的速度給出最精確的結(jié)果，低質(zhì)量以較快的 速度給出較不精確的結(jié)果。此參數(shù)的設(shè)定實際影響到的是參與參數(shù)估計的象元(voxel)的數(shù)目。其依據(jù)是有些象元(voxel)其實對重排參數(shù)的估計貢獻不大，可以舍棄。Separation此參數(shù)以毫米為單位，表示對參考圖像文件進行重采樣時采樣點之間的間隔。采樣點之間間隔越小，結(jié)果越精確，運

12、算速度越慢。Smooth in g（FWHM）高斯平滑的半高寬值。在估計重排參數(shù)之前一般先進行高 斯平滑。PET數(shù)據(jù)一般使用 7mm。MRI數(shù)據(jù)一般使用 5mm。NumPassesRegistertofirst:所有圖像 文件對齊注冊到第一幅圖像。Registertomean:使用two pass處理將所有圖像文件對齊注冊到所有 圖像文件的平均圖像。PET數(shù)據(jù)一般注冊到平均圖像。因為 PET數(shù)據(jù)相比fMRI數(shù)據(jù)噪音更大， 文件更少，所以時間的影響更小。MRI數(shù)據(jù)一般注冊到第一幅圖像。雖然使用two pass處理可能 更精確，但是其對效果的提高與其所損失的運行時間相比得不償失。Interpola

13、tion在估計最佳變換時對數(shù)據(jù)進行重采樣的方法。高的degree提供更好的結(jié)果，但是也更慢，因為會采樣更多的相鄰象元（voxel） 52,53,54。Wrapping此參數(shù)指示一個 volume中數(shù)據(jù) wraparoundin的方向（此處具 體理解有待大家補充）。Nowrapping：適用于PET數(shù)據(jù)或者已進行過空間變換的數(shù)據(jù)。同時當(dāng)你不 確定自己數(shù)據(jù)類型時，推薦使用此選項。WrapinY :適用于沒有重排（resilce）過的在丫方向上進行相位編碼的MRI數(shù)據(jù)。Weighting提供一個加權(quán)圖像，在估計重排參數(shù)時對參考圖像的每一個 象元進行加權(quán)。加權(quán)系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)差成反比。例如當(dāng)有大量額外的頭動

14、（如說話或者特定區(qū)域內(nèi)的嚴(yán) 重偽影）時。（此處具體理解有待大家補充）。3.2Realign:Reslice （據(jù)已估計出的參數(shù)重排）此功能重排以上步驟中已進行參數(shù)估計和注冊的圖像文件，使之與參考圖像文件達到象元級的匹配精確。重排后的數(shù)據(jù)被命名為：r +原文件名。3.2.1Images選擇要重排的數(shù)據(jù)文件3.2.2ResliceOptions各種重排參數(shù)設(shè)定，若對某一個選項不確定，使用軟件默認(rèn)值即可。 ReslicedimagesAlllmages（1. n）重排所有數(shù)據(jù)，包括標(biāo)準(zhǔn)參考圖像（重排后還是保持原位置不變） 。I ./ JImages2.n重排除了標(biāo)準(zhǔn)參考圖像之外的所有數(shù)據(jù)。此選項用于

15、當(dāng)你 以MRI結(jié)構(gòu)像為標(biāo)準(zhǔn)重排PET 圖像數(shù)據(jù)，而又不想在結(jié)果中再生成一個等同的MRI標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)像時。AllImages+MeanImage:重排圖像文件之外，另生成一個重排后的平均圖像文件。Mea nI mageO nly:只生成重排后的平均圖像文件。Interpolation圖像文件重采樣和重寫入的方式。NearestNeighbour：最快，但不推薦使用。Bilinearlnterpolation :可用于 PET 數(shù)據(jù)，但不是太適用于 fMRI 數(shù)據(jù)。Fourierlnterpolation:此選項 僅適用于純剛體變換，也就是說象元大小必須是相同，并且等方性（正方體）的17,14 o W

16、rapping 此參數(shù)指示一個 volume中數(shù)據(jù)wraparoundin的方向（此處具體理解有待大家補充）。Nowrapping： 適用于PET數(shù)據(jù)或者已進行過空間變換的數(shù)據(jù)。同時當(dāng)你不確定自己數(shù)據(jù)類型時，推薦使用此選 項。WrapinY:適用于沒有重排（resilce）過的在丫方向上進行相位編碼的 MRI數(shù)據(jù)。Masking因 為掃描過程中被試總會或多或少有頭動，造成同一個時間系列數(shù)據(jù)里所采集到的圖像的邊界不會完 全重合。在有些圖像還有數(shù)據(jù)的地方（信號值大于0）,其它一些圖像已經(jīng)超出了圖像邊界（信號值為0）了。在這些信號為0的區(qū)域是無法采樣數(shù)據(jù)的，因此SPM只要檢測到某一幅圖像在某個區(qū)域已

17、經(jīng)超出了邊界(即信號為0),就會將其它所有圖像的此區(qū)域信號值均設(shè)為0。此做法相當(dāng)于取了時間系列數(shù)據(jù)中所有圖像的交集。3.3Realig n:Estimate&Reslice將上述參數(shù)估計與數(shù)據(jù)重排合到一起做。全部選項與參數(shù)原理均與3.1和3.2中對應(yīng)項相同。4、Normailze選用realign步驟中得到的平均象與模板進行比較，獲得進行標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)，參數(shù)文件命名為 filename_sn3d.ma，然后依據(jù)此參數(shù)文件對每個img文件進行標(biāo)準(zhǔn)化，生成文件nfilename.img。具 體操作如下：在預(yù)處理面板標(biāo)準(zhǔn)化選項中選擇“Normalise:Estimate&Write 出現(xiàn)如下對話框：我

18、們做如下設(shè)置：選中“data”“newsbjec在data下新出現(xiàn)的“subjects項中作如下設(shè)置，“ sourceimag選擇空間校準(zhǔn)步驟中生成的 mean文件，“ imagetowrite選擇所有剛進行完校準(zhǔn)的文件 “ra*img，” “templateimag我們選擇“EPI.nii，其余采用默認(rèn)設(shè)置，點綠三角運行。I ? xX y x !5、SmoothFWHM推薦為象素大小的兩至三倍。在預(yù)處理面板標(biāo)準(zhǔn)化選項中選擇“smooth,”出現(xiàn)如下對話框：我們在“imagetosmooth選項中選擇所有剛進行完標(biāo)準(zhǔn)化的文件“wra*.img；然后點綠三角運行即可。這里FWHM我們采用默認(rèn)設(shè)置

19、“888。6 fMRImodels依據(jù)提示填入刺激出現(xiàn)的間隔與時間，并選擇實驗涉及類型，然后進行估計。估計結(jié)果生成spm.mat等文件，保留在當(dāng)前工作目錄。即以前版本的 “fMRImodel ” spm5和spm8的分析選項有 所變化，使用 Specify1stlevel做單 個被試(singlesubject)分析； 使用 Specify2ndlevel做組分析:-I:(groupanalysis)。比如我們選擇 “Specify1stlevel,出現(xiàn)如下對話框(見下一頁)：我們選擇Directory指定一個文件夾存放結(jié)果數(shù)據(jù)，其余做如下設(shè)置：“Unitsfordesign選擇 “Scans

20、， “Interscaninterval輸入” “2， 選擇 “DataandDesigri后選擇 “NewSubject/Session再選擇新出現(xiàn)的“Subject/Session選擇“Sean并用文件選擇器選擇相應(yīng)任 務(wù)的所有平滑后的功能圖像(swra*.img)然后點擊“dow”選擇“Condition后選擇“Newcondition， 然后選中新出現(xiàn)的“Condition，” “nam”選項輸入任務(wù)條件的名稱，“onse輸入任務(wù)條件的啟動向量， 代表任務(wù)刺激啟動的掃描數(shù)，選中“Durations輸入任務(wù)組塊的持續(xù)時長，如是事件相關(guān)設(shè)計請輸入“ 0”如還有其他任務(wù)，要再次選中 “ Co

21、ndition ”“ Newcondition ”“定義其他任務(wù)條件。設(shè)置完畢后點擊綠三角運行。這樣將會在開始選擇的目錄中生成文件spm.mato下面要估計我們剛建立的模型，在模型設(shè)置面板中點擊“estimate”將打開如下對話框：很簡單，我們只須選擇剛生成的“spm.ma文件點擊“dow6然后點擊綠三角運行即可。估計完成后，我們選擇“results,將打開如下對話框:上圖設(shè)計矩陣表明一個掃描序列中我們有三個任務(wù)條件，均為事件相關(guān)設(shè)計，選中-contrasts，”點擊 “ definenewcontras第一個任務(wù) “ contras定義為 “ 1,第二個任務(wù)定義為 “ 01,” 第 三個任務(wù)

22、nn定義為“001 ”第一個任務(wù)減第三個任務(wù)定義為“101”，第二個任務(wù)減第三個任務(wù)定義為“01-1”，第二個任務(wù)減第一個任務(wù)定義為-11”，其余操作以及激活圖顯示和以前版本都是一致的。值得我們注意的是，我們指定或輸入一系列的參數(shù)來進行每一步的處理， 完成后我們可以通過Save 按鈕將每一步存為一個*.mat文件。以后我們可以通過Load按鈕重新加載并使用這些*.mat文件，我 們適當(dāng)修改后（例如改變所運行的數(shù)據(jù)集）再選擇 Run按鈕運行。另外我們可以使用TASKS菜單項指定一系列的操作（預(yù)處理和/或分析），在TASKS-Batch菜單 項下，你可以在一個大文件中指定數(shù)據(jù)處理所有步驟。 批處理

23、交互界面非常靈巧。它知道根據(jù)指定 的步驟將產(chǎn)生什么文件。例如，在 Tasks-Batch菜單項下，選擇NewSpatial。在你的SPM任務(wù)樹.1（Jobstree）中選擇（highlight）-Spatial，并從選項面板中選擇NewRealig n選項指定我們前述的 realig nme nt的詳細(xì)步驟?，F(xiàn)在，當(dāng)我們向任務(wù)樹中添加標(biāo)準(zhǔn)化步驟時，我們將看見為標(biāo)準(zhǔn)化操作選f n.擇r*文件的選項，盡管事實上，我們還沒有真的生成r*文件。所以，批處理非常智能，可以預(yù)測我們的需要。如果我們已經(jīng)生成了幾個批處理任務(wù)文件，我們可以使用 TASKS-Util-ExecuteBatchJobs選項來運行它

24、們。該工具允許我們選擇一系列的 mat文件（不一定是 batchjobs文件）來運行。如果你懷念舊版本SPM操作界面，在TASKS菜單下，選擇Sequential,這樣 就不會出現(xiàn)樹（tree），選項將會出現(xiàn)在SPM輸入窗口。7、Result選中剛才生成的spm.mat文件，定義con strast,看結(jié)果。在上面的“fMRImodels ”部分有講述。四、SPM的多種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法使用SPM進行數(shù)據(jù)處理前，必須先將其它檔案格式轉(zhuǎn)換成 SPM可以讀取的Analyze檔案格式，包 含.img檔和.hdr標(biāo)頭檔，相關(guān)的轉(zhuǎn)檔軟件有 XMedCon和MRIcro。1利用AFNI數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換首先使用 AFNI

25、的三維數(shù)據(jù)重建：to3d-time:tz177202saltplus*生成+orig文件，然后:3dAFNItoAnalyze-4D-orientLPI*epi+orig，將生成*.hdr與*.img文件.（*代表你所用的任意文件名）， 然后打開MRIcro軟件：選擇要轉(zhuǎn)換的hdr,img文件,processing,ok擇面板上部 File-Saveas4dto3d-Saveasintel-Save這里有點忘了 :）（這一段我壓根沒有看懂）2直接用MRIcro轉(zhuǎn)換:（此部分轉(zhuǎn)自核醫(yī)學(xué)論壇）注:SPM的dicomimport是可以導(dǎo)入dicom文件，但導(dǎo)入的這些圖像還是 2D的，不是3D的，不能 用