FreeSurfer

FreeSurfer는 cortical 및 subcortical anatomy를 위한 소프트웨어 도구이다. 이 도구는 pial surface를 생성해 내고, white matter와 gray matter 사이의 boundary, 즉 white surface의 모델을 구축하는 데에 사용된다. 기본적으로는 T1 이미지를 사용하지만 pial surface들을 좀 더 잘 구분해 내기 위해서 T2나 flair 이미지들을 사용할 수도 있다. (https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/recon-all#Fully-AutomatedDirective ) Grey matter는 cortex에도 있고 subcortex에도 있는데 cortex에서 구분해 내는 작업(cortical extraction and labelling)은 cortical parcellation (surface-based, aparc), subcortex에서 구분해 내는 작업은 subcortical segmentation (volume-based, aseg)이라고 부른다.

본격적으로 우분투 운영체제를 이용하여 Segmetation하는 방법을 살펴보겠다. http://freesurfer.net/fswiki/DownloadAndInstall 에 접속하여 freesurfer-Linux-centos6_x86_64-stable-pub-v6.0.0.tar.gz 을 다운 받는다. 가이드라인은 CentOS로 설명되어 있는데 몇가지 수정만 하면 우분투에서도 쉽게 사용할 수 있다.

FreeSurfer 설치

• 다운로드 파일을 /usr/local에 이동시켜 압축을 해제

  ~$ cd Downloads
  ~/Downloads$ sudo tar -C /usr/local -xzvf freesurfer-Linux-centos6_x86_64-stable-pub-v6.0.0.tar.gz
  

• 다운받은 Setup.sh을 실행

  ~$ export FREESURFER_HOME=/usr/local/freesurfer
  ~$ source $FREESURFER_HOME/SetUpFreeSurfer.sh
  -------- freesurfer-Linux-centos6_x86_64-stable-pub-v6.0.0-2beb96c --------
  Setting up environment for FreeSurfer/FS-FAST (and FSL)
  FREESURFER_HOME   /usr/local/freesurfer
  FSFAST_HOME       /usr/local/freesurfer/fsfast록
  FSF_OUTPUT_FORMAT nii.gz
  SUBJECTS_DIR      /usr/local/freesurfer/subjects
  INFO: /home/donghwa/matlab/startup.m does not exist ... creating
  MNI_DIR           /usr/local/freesurfer/mni
  

  
  

Hippocampal을 추출하기 위해서는 관련 패키지를 더 받아야 한다. curl을 이용해서 FREESURFER_HOME /usr/local/freesurfer에 runtime2012b.tar.gz을 받아 그 경로에 압축을 푼다.

~$ cd $FREESURFER_HOME
/usr/local/freesurfer$ sudo apt-get install curl
/usr/local/freesurfer$ sudo curl "https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/MatlabRuntime?action=AttachFile&do=get&target=runtime2012bLinux.tar.gz" -o "runtime2012b.tar.gz"

/usr/local/freesurfer$ sudo tar xvf runtime2012b.tar.gz
/usr/local/freesurfer$ sudo rm $FREESURFER_HOME/runtime2012b.tar.gz

• 다시 Source 해주면 INFO에 명시된 matlab 에러를 해결

source $FREESURFER_HOME/SetUpFreeSurfer.sh
-------- freesurfer-Linux-centos6_x86_64-stable-pub-v6.0.0-2beb96c --------
Setting up environment for FreeSurfer/FS-FAST (and FSL)
FREESURFER_HOME   /usr/local/freesurfer
FSFAST_HOME       /usr/local/freesurfer/fsfast
FSF_OUTPUT_FORMAT nii.gz
SUBJECTS_DIR      /usr/local/freesurfer/subjects
MNI_DIR           /usr/local/freesurfer/mni

라이센스 등록

• recon 함수를 실행하기 위해서는 라이센스 등록해야만 함

• https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/registration.html에서 기본정보들을 등록하여 메일로 license.txt를 다운받는다.

cd ~/Downloads
sudo cp -r license.txt /usr/local/freesurfer/

분석할 데이터 경로 설정

export SUBJECTS_DIR=/home/donghwa/Documents/Brown_26001_1/scans/anat_1/NIfTI

• SUBJECTS_DIR가 /usr/local/freesurfer/subjects에서 /home/donghwa/Documents/Brown_26001_1/scans/anat_1/NIfTI로 Path가 변경된 걸 확인할 수 있음

~$ cd SUBJECTS_DIR
~/Documents/Brown_26001_1/scans/anat_1/NIfTI$ 

recon-all 실행

• /bin/tcsh: bad interpreter문제해결을 위한 tcsh를 설치

~/Documents/Brown_26001_1/scans/anat_1/NIfTI$ sudo apt-get install tcsh

recon-all -i `분석할 파일.nii` -s `저장할 폴더` -all -hippocampal-subfields-T1

# e.g 
recon-all -i rest.nii -s rest -all -hippocampal-subfields-T1

시각화

• 시각화 패키지를 사용하기 위해 아래와 같은 jpeg관련 패키지도 설치

  ~/Documents/Brown_26001_1/scans/anat_1/NIfTI$ sudo apt-get install libjpeg62
  

• freeview -v 에 이미지를 덧붙이는 방법으로 해당 그림파일들의 경로를 추가

  ~/Documents/Brown_26001_1/scans/anat_1/NIfTI$ freeview -v `저장된 폴더이름`/mri/T1.mgz `저장된 폴더이름`/mri/lh.hippoSfLabels-T1.v10.mgz:colormap=lut `저장된 폴더이름`/mri/rh.hippoSfLabels-T1.v10.mgz:colormap=lut `저장된 폴더이름`/mri/brainmask.mgz -f `저장된 폴더이름`/surf/lh.white:edgecolor=blue `저장된 폴더이름`/surf/lh.pial:edgecolor=red `저장된 폴더이름`/surf/rh.white:edgecolor=blue `저장된 폴더이름`/surf/rh.pial:edgecolor=red
  

  
  

• pial(빨간색)와 white(파란색)를 구분

• Hippocampal Segmentation