Thursday, October 05, 2006

fMRI analysis software

哪一個fMRI分析軟體最好用?

目前常見的fMRI分析軟體有:University College of London的SPM、Oxford University的FSL、Minnesota University的Stimulate、NIH的AFNI等免費軟體,以及要付費的BrainVoyager、MEDx等。

SPM很多人在用,隱約也成為一個標準。SPM火紅的主要原因是研發團隊不斷推陳出新,領先群倫發展新的分析工具(如VBM、PPI等),且每隔三年就會有新的一代推出,把他們發表在journal上最新的方法放進去,加上是免費下載,因此總有大批追隨著。受歡迎的另一個理由是,就算你不懂背後的演算法及統計,照著步驟按按鈕,同樣可以分析data。可是SPM最為人詬病的也是它像個黑盒子,沒多少人完全搞懂背後的統計,此外,它所有的coregistration, segmentation等都要靠template才行,沒辦法直接用來處理動物的data。此外,仰賴Matlab的它執行速度奇慢無比,跑起大量data常給你out of memory的錯誤,雖有善心人士提供加速的辦法(參見Cambridge的CBU提供的Intel Pentium4 tuning方法),但提升還是有限。

FSL是個人認為比SPM更好選擇,它除了SPM本身有的功能外,還提供Brain Extraction、DTI analysis、perfusion fMRI處理等工具,還能跟能做cortex flattening的FreeSurfer結合,把activation顯示在攤平的皮質上。由於處理工具設計上不需要仰賴template,所以也可適用於動物的data,像registration還提供多種model選擇(如mutual information)。顯示data時也比SPM更有彈性,容易觀察activation在3D的分佈,也能輕易顯示ROI time course。執行速度上,由於它是由原始碼compile好的獨立軟體,執行起來相當快,也支援幾乎所有從Windows, Linux到Mac OS X等平台。

Stimulate是個設計相對簡單的軟體,只有單純的correlation analysis及t-test,沒有其它的registration, segmentation, coregistration或normalization等,但用來初步檢查data倒是很方便,可惜只出Linux跟SGI版本,且已經不再更新。

AFNI是另一個功能繁複、強大的軟體,可是軟體介面設計極差,光載入data就要花一堂課來學,在此不建議使用。

BrainVoyager是個設計良好且功能完整的軟體,還包括了整合TMS跟cortex flattening等功能。缺點是很貴,且似乎軟體有bug,據說蠻容易當掉的。

MEDx是最早推出的commercial軟體,主要是針對醫療市場,所以還包括了分析dynamic contrast enhanced MRI、diffusion MRI等功能,在fMRI分析方面則是整合了SPM跟FSL,所以也算完整。

最後,還有一個軟體不得不提,那就是鼎鼎有名的FACT(啥?沒聽過?!),這是由在下負責開發的軟體,原來放的下載網頁已經掛掉了(可能是下載的人太多吧--幻想中),所以要用的話請直接向小弟索取囉。
後記:FACT網頁已經恢復,請大家盡情下載。

5 comments:

Anonymous said...

SPM 並不是個黑盒子阿
只要看完這本書就了解到的原理是怎樣
http://www.amazon.co.uk/Statistical-Parametric-Mapping-Analysis-Functional/dp/0123725607

還有就是因為SPM有用 template
所以他的segmentation 比較準確
這點Steven Smith 也親口承認SPM5 segmentation 比FAST要精準

如果想要產生動物的brain template 例如猴子的 其實因該不難 可以先用最簡單的Mixture of Gaussian + EM algorithm或是Fussy C-means來分離出大略的 tissue type. 然後smooth a lot產生一個很概略的template,再來就可以用把新的template套在SPM5來segment.
然後再用segmentation結果來產生新的tempalte, 如此幾次應該就可以產生出還不錯的template.(可能要有一些人工調整

Kai said...

carlton:
很感謝你提供的建議,看來你現在是在UCL跟John Ashburner做,不錯喔!
SPM的背後都有理論基礎,而且程式碼公開,的確不該說它是黑盒子,我想說的是大部分使用者都沒有好好瞭解程式背後的原理,或來不及搞懂,只學會怎麼操作就趕忙著開始用,以便趕快出paper了,完全把它當黑盒子看待。
使用template是利害參半的作法,好處是可以很容易得到還算不錯的結果,可是卻因為smooth a lot而失去精細度,白白浪費了MRI的高解析度,而不同人種用同一個template也不合理。不知道有沒有辦法做到精確到gyrus level的template呀?

Carlton said...

Hi 真有趣
因緣際會之下 我又google估到了這個網頁
可是這次我終於知道版主大人到底是誰了
雖然我們素未謀面 但是經由一票朋友的口中聽到了你不少的故事 (郭柏呈,陳德佑,..中研院的米雪兒)

Kai said...

哈!希望有機會可以碰個面聊聊,你會去明年ISMRM嗎?還是HBM?

Carlton said...

我都去HBM
ISRMR abstract 今晚截止