介绍一款 MRI&CT 图像预处理强大工具--FSL

FSL 是什么？

全名是： FMRIB's Software Library

• FMRIB 是 英国牛津大学脑功能磁共振成像中心，FSL 则是他们开发的一个软件库。
• 由 Stephen Smith 教授开发，发布于 2000年
• 适用于所有操作系统
• 用于结构 MRI、功能 MRI（任务、静息）、扩散 MRI的分析
• MRI, CT数据的预处理和分析
• MRI, CT数据的查看

具体地，可以分为以下4类功能

1 结构 MRI

• 配准: linear (FLIRT) & non-linear (FNIRT)
• 脑组合分割/提取： brain segmentation/extraction (BET)
• 组织类型分割: tissue type segmentation (FAST)
• 皮层下结构分割: subcortical structures segmentation (FIRST)
• 体素 GM 密度分析: voxelwise GM density analysis (FSLVBM)
• 萎缩估计: atrophy estimation (SIENA）

2 . 功能 MRI

• 运动校正: motion correction (MCFLIRT)
• EPI失真校正: EPI distortion correction (FUGUE, PRELUDE)
• 基于模型的分析: model-based analysis (FEAT)
• 无需模型的ICA分析: model free ICA-based analysis (MELODIC)
• 灌注贝叶斯分析: Bayesian analysis of perfusion, ASL data
  (FABBER, VERBENA, BASIL)

3 弥散 MRI

• 失真校正: distortion correction (TOPUP)
• 涡流校正: eddy current correction (EDDY)
• 弥散工具箱: diffusion toolbox (FDT)
• 空间统计: tract-based spatial statistics (TBSS)

4 其他
前三个功能都是针对特定研究人群的，但是其他里面的小工具适合处理MRI,CT等图像，实用性非常强。

FSL 的应用举例

1. 分割之--大脑图像提取/去头骨

普通扫描的大脑图像包含非常多的组织，如图所示

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除了大脑组织以外，还包括皮肤，头骨，眼球，嘴巴，喉腔等解剖结构，这些结构会影响我们对大脑的分析。因此，希望对脑组织和非脑组织进行自动分割。

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这里就可以用到bet功能，该过程可以叫 [去骨/脑组织提取]

从图上来看，操作也是非常简单，一句命令就搞定了。图片上有橘色和紫色区域就是提取出的脑组织。

2. 分割之--组织分割

上述中，我们只是把脑组织从图像里分割出来，更进一步，我们可以对脑实质进行分割，分割出白质（WM），灰质(GM)以及核团（CSF）。

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该任务就相当于是对大脑组织进行三类分割。

这里就可以用到FAST功能。

3. 配准

配准功能也是非常强大，内置了很多个标准空间。

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这里使用的功能 FLIRT：线性变换, FNIRT：非线性变换

但是，无论是分割还是配准，都有局限性：只对 MRI 脑数据有作用,因为FSL 本身就是脑影像数据处理软件。

那我们不做 MRI 脑数据，这个工具还能干什么呢？

以下简单介绍一些通用功能：

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4. 使用FSLeyes查看图像

该工具有点类似 PS 工具，可以叠加好几个图层进行显示。比如底层是原始图像，上面一层是分割结果。

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该功能推荐程度：⭐️⭐️⭐️⭐️⭐️
以后会详细介绍FSLeyes的使用。这里做一个简单了解。

5. Fslutils 工具包

FSLUTILS 是一组有用的命令行实用程序，允许分析和 Nifti 格式数据集进行转换、处理等。可以同时处理 3D 和 4D 数据。对于这些程序中的每一个，只需键入程序名称即可获得使用帮助。

列举几个常用命令：

• fslcpgeom - 将标题信息的某些部分（图像尺寸、体素尺寸、体素尺寸单位字符串、图像方向/）从一个图像复制到另一个图像
• fslinfo - 报告 Nifti 数据的头文件信息
• fslmaths - 简单但功能强大的程序，允许对图像进行数学处理
• fslmerge - 合并多个图像文件
• fslroi - 从图像中提取感兴趣区域 (ROI)
• fslslice - 将 3D 文件拆分为许多 2D 文件（沿 z 轴）
• fslsplit - 将一个 4D 文件分割成许多 3D 文件
• fslorient - 报告图像的采集方向信息

以上只是对 FSL 的一个简单介绍，FSL 常用工具的入门很容易。但是要使用 FSL 进行神经影像的分析会有难度。

如果想要更好的学习，提供以下几个链接，读者可自学。

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FSL 实用链接

1. FSL 官网
2. FSLeyes 详细介绍
3. FSL培训课程（2019)
   
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如果你觉得这个功能实用，欢迎阅读下次安装教程~~

请持续关注，后续会详细介绍几个实用功能的用法，包括 FSLeyes, 脑组织分割，配准，Fslutils工具包常用功能。