使用欧拉数评估T1像的数据质量

一、背景

在Rosen et al., 2018这篇论文中,论文作者发现欧拉数(Euler number)和人工评定的数据质量结果高度一致,因此认为欧拉数可以作为一个反映T1像数据质量的量化指标。在这篇论文中,欧拉数基于FreeSurfer的结果,在FreeSurfer中用来表示重建出的皮层拓扑复杂性(重建皮层的质量跟原始数据的质量明显是有关的)。我看到在后来的一些文献中,欧拉数常被用来作为排除被试的一个因素。虽然在不同的样本中,欧拉数的阈值是不确定的,但是通常可以通过在样本中的分布来去掉一些极端被试。此外,也可以将欧拉数作为一个协变量在统计模型中进行控制。详细细节请参考原文:

Rosen, A. F. G., Roalf, D. R., Ruparel, K., Blake, J., Seelaus, K., Villa, L. P., Ciric, R., Cook, P. A., Davatzikos, C., Elliott, M. A., Garcia de La Garza, A., Gennatas, E. D., Quarmley, M., Schmitt, J. E., Shinohara, R. T., Tisdall, M. D., Craddock, R. C., Gur, R. E., Gur, R. C., & Satterthwaite, T. D. (2018). Quantitative assessment of structural image quality. NeuroImage, 169, 407–418. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2017.12.059

二、如何提取欧拉数

  1. 在FreeSurfer的recon-all流程中会自动生成关于欧拉数的信息,在stats/aseg.stats中有每个半球孔洞(surface hole)的数量,欧拉数与孔洞的关系是:number of holes = (2-euler_number)/2,所以根据孔洞的数量可以很容易得到欧拉数。每个半球都有一个欧拉数,通常是取两个半球的平均(或和)作为最终的指标。由于欧拉数和孔洞存在简单的线性关系,也可以直接将孔洞作为数据质量指标。

  2. 我们也可以通过以下代码重新计算和提取欧拉数(以左半球为例):

mris_euler_number ${SUBJECTS_DIR}/${SUBJECT}/surf/lh.orig.nofix 2> Euler_output.txt
cat Euler_output.txt | sed -n 1p | cut -d "=" -f 4 | cut -d " " -f 2 > Euler_number.txt

参考:

https://www.mail-archive.com/freesurfer@nmr.mgh.harvard.edu/msg58748.html

https://www.mail-archive.com/freesurfer@nmr.mgh.harvard.edu/msg67542.html

想问下楼主,我用cat12也会有图像质量报告,我在想这是否也可以判断T1图像质量(当然这个报告也包含预处理的质量),不知道是否可行?

我自己也经常用CAT12的IQR作为衡量T1原始数据质量的量化指标。我自己觉得CAT12的这个IQR跟视觉检查还是比较符合的。

好的,感谢,明白啦。