使用Visors2导航系统实现目标区域的精准TMS(经颅磁)个体化定位

news/2024/11/7 22:24:51/

前言

  笔者在进行进行经颅磁刺激(TMS)研究时,想要将元分析得到的目标脑区(MNI标准空间中)精确定位到被试的个体化T1上(原始空间)。再基于visor2的TMS仿真导航系统进行干预,在这里分享一下如何基于ANTs配准工具快速实现这一过程。

Visor2软件应用结果

目录

前言

软件介绍

1.ANTs软件简介

2.Visor2导航软件简介

配准步骤:

第一步是空间转换矩阵的获取:

第二步是目标区域的空间转换:

  ​编辑

第三步是图像增强与叠加处理:

总结


软件介绍

1.ANTs软件简介

  Advanced Normalization Tools (ANTs) 是一款功能强大的医学图像配准和分割工具包。它最突出的特点是提供了高精度的图像配准算法,特别是其中的SyN(Symmetric Normalization)算法,在跨被试和跨模态的图像配准中表现优异。

  笔者虽然平时也会用DPABI和spm等工具包,但很喜欢ANTs的轻量化使用和多模态数据处理能力,所以平时随手玩玩数据都用它搞定~

ANTs下载链接

2.Visor2导航软件简介


  Visor2是一款专业的经颅磁刺激(TMS)导航软件,最大的优势在于能够实时显示线圈位置与目标脑区的空间关系,确保TMS刺激的精确性。该软件支持导入个体的MRI结构像,并可以叠加功能性数据或ROI区域。它的3D可视化界面直观友好,可以从多个角度观察刺激位置。

配准步骤:

第一步是空间转换矩阵的获取:

  首先使用ANTs软件包将MNI标准空间的T1模板配准到被试个体的T1结构像上。通过这个配准过程,我们获得了一个精确描述两个空间关系的Affine变换矩阵,这个矩阵包含了从标准空间到个体空间的转换信息。

antsRegistration --dimensionality 3 \--output '[output_,output_warped.nii.gz]' \--transform 'Rigid[0.1]' \--metric 'MI[fixed.nii,moving.nii,1,32]' \--convergence '[1000x500,1e-6,10]' \--shrink-factors 8x4 \--smoothing-sigmas 3x2vox

第二步是目标区域的空间转换:

  

  有了第一步获得的转换矩阵,我们就可以将目标ROI从标准空间转换到个体空间中。这个过程仍然使用ANTs工具包。

antsApplyTransforms -d 3 \-i /Users/rose/Desktop/TMS_T1/rIFGtarget.nii \-r /Users/rose/Desktop/TMS_T1/dhx_raw_T1.nii \-t /Users/rose/output_0GenericAffine.mat \-o rIFG_warped.nii

第三步是图像增强与叠加处理:

   笔者本来是想在Visor2系统里直接导入ROI的cluster的,但没有找到直接导入和显示独立ROI文件的方法。(如果有人知道怎么搞plz私信告诉我。)

  于是采用了一个替代方案:将ROI的信号强度放大1000倍,然后将增强后的ROI与原始的个体T1图像进行叠加。这样处理后的图像既保留了原始解剖结构信息,又能清晰地显示出目标刺激区域,非常适合在Visor2导航系统中使用。这种方法虽然是一种变通的解决方案,但效果良好,能够满足TMS导航定位的需求。

实际效果
# 步骤一:ROI强度增强
ImageMath 3 output_ROI_1000.nii m input_ROI.nii 1000# 步骤二:图像叠加
ImageMath 3 final_overlay.nii + subject_T1.nii enhanced_ROI.nii

总结

  本文介绍了一个利用ANTs工具将标准空间ROI转换到个体空间,并在Visor2导航系统中实现可视化的完整流程。这个方法虽然在处理ROI显示时采用了较为简单的叠加方案,但应该会影响仿真的精确度。当然,期待Visor2未来版本能够支持独立ROI文件的导入和显示控制。希望这个经验分享能够帮助到同样需要进行TMS定位的研究者们,如果大家有更好的处理方案,也欢迎交流讨论。


http://www.ppmy.cn/news/1545178.html

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