SPM软件包数据处理原理简介_第二部分_应用于PET及fMRI
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2011-11-02
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[3] Hartigan JA. Clustering Algorithm[ M]. New York : Wiley Press ,1975.
1132129.
[4] Talairach J , Tournoux P. Coplanar Stereotaxic Atlas of the Human Brain
[M]. Stuttgart : Thieme Medical ,1988.
[5] Hu ZH , Wu YG, Chen FY, et al. AD RAT model applied in fMRI[J ].
Acta Psychologica Sinica ,2002 ,34
(
Suppl
)
:94295.
胡正珲 ,吴义根 ,陈飞燕 ,等。AD RAT 模型的 fMRI 研究[J ]. 心理学
报 ,2002 ,34
(
增刊
)
:94295.
[6 ] DeGroot MH. Probability and Statistics [ M]. Chicago : Addison2Wesley
Inc ,1975.
Basic principle of SPM : an introduction
- Part Ⅱ: applications to PET and fMRI
WU Yi2gen , LI Ke
(
Key Laboratory of Nuclear Analysis Techniques , Institute of High Energy Physics ,
Chinese Academy of Sciences , Beijing 100039, China
)
[ Abstract] The basic mathematic principle of the SPM was introduced in the first part of this essay. Then some useful application models
in the PET and fMRI data set were emphasized in the second part of the paper.
[ Key words] SPM; Tomography , emission2computed ; Functional magnetic resonance imaging
SPM 软件包数据处理原理简介
———第二部分 :应用于 PET 及 fMRI
吴义根 ,李 可
(
中国科学院高能物理研究所核分析技术重点实验室 ,北京 100039
)
[摘 要 ] 在本文第一部分介绍了 SPM 软件包对数据进行预处理的基本数学原理后 ,此第二部分将重点介绍它在 PET和
fMRI 数据处理中的一些具体应用模型。
[关键词] 统计参数图 ; 体层摄影术 ,发射型计算机 ; 功能磁共振成像
[中图分类号] TP391 ; R445. 2 [文献标识码] A [文章编号 ] 100323289
(
2004
)
1121772204
[基金项目] 国家重点基础研究发展规划资助项目
(
G1999054006
)
。
[作者简介] 吴义根
(
1964 -
)
,男 ,江苏东台人 ,硕士 ,副研究员。研究方
向 :脑功能成像原理及应用。E2mail : wuyg @ihep. ac. cn
[收稿日期] 2004207224
用 SPM 软件做数据分析中 ,最重要的工作之一就是如何
建立
(
或选择
)
线性模型 ,下面分正电子发射断层扫描
(
PET
)
实验和功能磁共振成像
(
fMRI
)
实验 ,介绍脑功能研究中常用
的几种模型。
1 正电子发射断层扫描实验模型
[1]
1. 1 整体效应 正电子发射断层扫描实验中 ,由于需要对多
个被试以及一个被试在不同时间点的多次测量 ,整体脑血流
(
gCBF ,PET/ H
2
O
15
实验
)
或整体脑葡萄糖代谢率
(
gCMRGlc ,
PET/ FDG实验
)
将不相同 ;同时 ,一般由于不做定量测量 ,数
据值可用局部放射性活度
(
rA
)
来代替局部脑血流
(
rCBF
)
或者
局部脑葡萄糖代谢率
(
rCMRGlc
)
,此时的整体活度
(
gA
)
还取决
于注射的放射性标记药物剂量以及它们在脑部积累的比例 ,
这种整体效应会影响到局部放射性活度值 ,数据处理中需要
消除它。这里 ,第 i 次扫描的整体效应定义为局部脑血流
rCBF、rCMRGlc 或 rA 对全脑中所有的像素取平均 :
g
i
= Y
i
·
=
(
6
K
k =1
Y
i
k
)
/ K
,其中 K 是像素总数。
消除整体效应的最简单方法就是将不同扫描的数据乘以
一个比例因子
(
scaling model ,正比模型
)
,使得所有扫描的 g
i
都统一到某个常数 ,SPM 中选择了 rCBF 的典型值 50 ml/
(
min·
dl
)
,注意到这个数值可以任意的 ,对于 PET/ FDG实验等依然
适用。这样
Y
i
k
将变为
Y’
i
k
= Y
i
k
/
(
g
i
/ 50
)
,由于有比例因子 ,
如果假设
Y’
i
k
的误差对 i 相同 ,则
Y
i
k
的误差就不一样 ,需要
用带权重的回归方法去拟合 , F 检验方法等就不能适用 ,从这
点讲这种方法不再是简单的了。更精确的方法是协方差分析
模型
(
ANCOVA model
)
,就是将整体效应作为一个影响因素而
放在线性模型中:
Y
i
k
=
μ
i
k
+
ζ
k
(
g
i
- g
·
)
+
ε
k
(
12
)
式中
μ
i
k
是其他因素的总和 ,
ζ
k
是反映整体效应的参数 ,
g
·
是对所有扫描整体效应的平均 ,
ε
k
是误差项。
选择何种方法目前还没有一个标准 ,它取决于具体的实
验。在定量测量实验中 ,对于正常状态下的正常被试 ,gCBF
或 gCMRGlc 通常变化很小 ,并且其数值也远离零 ,这时协方差
分析模型比正比模型能更好地反映局部与整体的关系。在非
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中国医学影像技术 2004 年第 20 卷第 11 期 Chin J Med Imaging Technol ,2004 ,Vol 20 ,No 11
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