莫毕业

fslorient和fslswapdim命令对3D图像进行方向转换(neurological to radiological)

2010 年 12 月 03 日 xuemei 浏览：832 最后更新：2010 年 12 月 17 日

前面提到从scaner中下来的数据需要用dcm2nii或者MNIConvert把原始的dcm数据转化为NifTI的hdr/img或者nii格式。再用dcm2nii转化的时候有一个选项orient，可以自动对3D数据进行方向的转换，转到与标准空间最相似的方向。在脑成像数据处理，图像的坐标方向是非常重要的，同时也是很容易弄错的。数据处理时，一定要对数据的方向有很清楚的认识。在方向没有对之前，任何分析和处理都是不正确的。目前常提到的坐标有Neurological和Radiological两种坐标。

在这之前，首先了解一下NIfTI格式如何存储图像信息。以3D图像为例，256 × 256，Sagital128层的数据，也就是有256×256 ×128个voxels，而每个voxel的坐标就是(i,j,k)。第一个voxel就是(0,0,0),第二个voxel就是(1,0,0),第三个是(2,0,o).坐标总是从零开始，当i到最大值255时，开始j，当j到最大值是，再从k开始。这些坐标与解剖方向完全没有关系。那么NIfTI格式与解剖有关的信息存放在qform和sform距阵中。当qform和sform矩阵的编码不为0时，才能提供有用的解剖信息，当编码为0是，则是unknown。这两个矩阵其中一个矩阵存储scaner中空间的解剖坐标信息，另一个则存储MNNI152的标准空间的解剖坐标信息。通常情况下这两个矩阵只有一个能提供信息，要不就是两个都是一样的。那怎么看一个图像的这些信息呢。用fslhd命令就可以查看图像的这些信息：

fslhd  2008110402_t1_mprage.nii.gz

就可以看到一下信息：

filename       2008110402_t1_mprage.nii
sizeof_hdr     348
data_type      INT16
dim0           3
dim1           256
dim2           256
dim3           128
dim4           1
dim5           1
dim6           1
dim7           1
vox_units      mm
time_units     Unknown
datatype       4
nbyper         2
bitpix         16
pixdim0        0.0000000000
pixdim1        1.0000000000
pixdim2        1.0000000000
pixdim3        1.3299789429
pixdim4        0.0000000000
pixdim5        0.0000000000
pixdim6        0.0000000000
pixdim7        0.0000000000
vox_offset     352
cal_max        0.0000
cal_min        0.0000
scl_slope      1.000000
scl_inter      0.000000
phase_dim      1
freq_dim       2
slice_dim      3
slice_name     alternating_increasing
slice_code     3
slice_start    0
slice_end      127
slice_duration 486.162506
time_offset    0.000000
intent         Unknown
intent_code    0
intent_name
intent_p1      0.000000
intent_p2      0.000000
intent_p3      0.000000
qform_name     Scanner Anat
qform_code     1
qto_xyz:1      0.000000  0.000000  1.329979  -83.099068
qto_xyz:2      -1.000000  0.000000  -0.000000  138.169495
qto_xyz:3      0.000000  1.000000  -0.000000  -135.455063
qto_xyz:4      0.000000  0.000000  0.000000  1.000000
qform_xorient  Anterior-to-Posterior
qform_yorient  Inferior-to-Superior
qform_zorient  Left-to-Right
sform_name     Unknown
sform_code     0
sto_xyz:1      0.000000  0.000000  0.000000  0.000000
sto_xyz:2      0.000000  0.000000  0.000000  0.000000
sto_xyz:3      0.000000  0.000000  0.000000  0.000000
sto_xyz:4      0.000000  0.000000  0.000000  0.000000
sform_xorient  Unknown
sform_yorient  Unknown
sform_zorient  Unknown
file_type      NIFTI-1+
file_code      1
descrip        t1_mprage_sag
aux_file

在上面的信息中，dim1, dim2, dim3就是(i,j,k)信息。我们可以看到qform_name 是 Scanner Anat，并且qform_code编码为1，并且可知qform_xorient  是Anterior-to-Posterior；qform_yorient是 Inferior-to-Superior，而qform_zorient 是Left-to-Right。也就是说，如果我们用fslview打开这个图像，第一个窗口是x*z平面，屏幕上左右拉动绿色线，向右x增大。如果关注图像解剖方向Ap，向P看到MNI坐标中y变负；第二个窗口时y*z平面，屏幕上左右拉动绿色线，向右y增大。关注图像解剖方向IS，向右S则MNI坐标中z变正；第三个窗口是x*y平面，左右拉动绿线，则z增大，关注图像解剖方向AP，向右则向P，MNI坐标中x变正。然后我们用fslorient -getorient  2008110402_t1_mprage.nii.gz查看图像是radiological还是neurological，结果是radiological。为什么呢？首先要了解什么是Radiological。

Radiological的坐标系主要指以我们自己为坐标只要有下负上正，左负右正就可以，不用去看fslview中的LR，PA，IS等信息。Radiological主要是从放射扫描工作中来的。扫描员面对病人的时候，以自己为参考点，右手为正，头顶为正，前面为正，这样的一个三维坐标系。由于病人是面对扫描员的，所以在扫描员的坐标轴中，病人左脑就是在右边，右脑在左边。Radiological严格说与LR，PA，IS等解剖结构没有关系。只要用fslview打开，拉动图像上面的绿线左右移动，如果向右x值增大或者y增大，向上z增大就是Radiological的坐标系。上面的图像2008110402_t1_mprage.nii.gz是sagital方向采样的，256*256*128，而且qform_xorient是 Anterior-to-Posterior，qform_yorient 是Inferior-to-Superior，qform_zorient是Left-to-Right，也就是在x*z，y*z，x*y三个平面上，分别向右拉得到x，y，x增大，这与radiological的坐标系是一致的，所以是radiological。Neurological只是以病人为参照系，相当于病人背对着扫描员，左边就是左脑，右边就是右脑。

通常而言，我们可以在fslview中打开一个标准的MNI152_T1_2mm_brain,看看是什么样子的：xyz坐标，向右拉动绿色的线，分别得到x，y，x都增大，向上得到z增大。对于解剖方向，旁边的MNI坐标为(有正负)：LR，PA；IS。记住标准空间中xyz坐标和MNI坐标的方向。可以用命令fslorient -getorient MNI152_T1_2mm_brain 可以查看MNI152_T1_2mm_brain的坐标是Radiological。

我们通常用MRIconvert和dcm2nii进行数据格式的转换，两个转换生成的方向一般是不一样的。MRIconvert不进行reorient。刚才我们的256*256*128的sagital的3D数据，经过MRIconvert转换后，得到2008110402_t1_mprage.nii.gz，fslreorient -getorient命令发现是radiological，解剖方向与MNI吻合，即MNI的x是LR，y是PA，z是IS。这时候只需要fslreorient2std  2008110402_t1_mprage.nii.gz 3d.nii.gz命令就可以了。可以用fslhd查看3d.nii.gz的信息，会发现与MNI152_T1_2mm_brain是一样的，在fslview检查也会发现与MNI一样，qform和sform都是：

qform_xorient   Left-to-Right
qform_yorient  Anterior-to-Posterior
qform_zorient  Inferior-to-Superior

用dcm2nii转换得到三个文件：2008110402_t1_mprage.nii.gz，o2008110402_t1_mprage.nii.gz, co2008110402_t1_mprage.nii.gz。文件2008110402_t1_mprage.nii.gz没有经过任何的处理，o开头的是经过reorient的图像，co是经过切脖子的并且reorient的图像。用fslhd查看o2008110402_t1_mprage.nii.gz和co2008110402_t1_mprage.nii.gz，这两个图像的信息是一样的，会发现qform_code和sform_code都是1，如下：

qform_xorient   Right-to-Left
qform_yorient  Anterior-to-Posterior
qform_zorient  Inferior-to-Superior

用fslorient -getorient 会发现是Neurological。这种情况需要用fslorient  -swaporient co2008110402_t1_mprage.nii.gz 3d.nii.gz就可以了。然后再用fslhd和fslorient -getorient查看一下是否与MNI一样。

fslswapdim命令可以一步完成操作。以2008110402_t1_mprage.nii.gz为例，在fslview中仔细地查看会发现，原来的-z是正确的x，-x是正确的y，而y是正确的z，于是命令：fslorient -swaporient  2008110402_t1_mprage.nii.gz  -z  -x  y 3d.nii.gz.然后用fslhd和fslorient -getorient查看图像与MNI的方向是否一样的。

相关文章

1. shell的sed命令详解和sed命令举例
2. fsl和freesurfer中常用的shell命令举例
3. 推荐一款学习脑结构的免费软件—BrainVoyager Tutor！

分类： 影像遗传学,数据分析

标签：fslorient, fslreorient2std, fslswapdim, Neurological, Radiological