Ce chapitre a pour objectif de vous guider à travers les différentes étapes permettant de traiter vos données d'IRM T1. Trois grandes étapes permettront de traiter ces données :
Préparation du sujet : cette étape sera permet de positionner des points de références et de réorienter l'image si nécessaire.
Pipeline : cette première partie permet de réaliser un certain nombre d'étapes comme la correction du biais, l'analyse de l'histogramme, le calcul du masque du cerveau ... jusqu'à l'extraction des sillons. Toutes ces étapes sont regroupées dans un pipeline. Dans une utilisation avancée voire experte de BrainVISA, il est possible de réaliser chaque étape de façon indépendante afin d'ajuster des options.
Morphométrie : cette seconde partie permet de travailler sur les objets extraits lors de la première partie, notamment sur les sillons pour leur reconnaissance automatique et l'extraction de données statistiques.
Les différentes étapes seront les suivantes :
IMPORTATION DES DONNEES : étape indispensable pour que vos données soient reconnues par BrainVISA.
PREPARATION DU SUJET POUR LE PIPELINE ANATOMIQUE : étape indispensable pour spécifier l'orientation de vos acquisitions et des points de référence comme les commissures antérieure et postérieure.
PIPELINE ANATOMQUE IRM T1 CLASSIQUE (i.e. 2004) : à partir de données IRM T1 importées, le pipeline générera un certain nombre d'objets comme le masque du cerveau, des maillages, les sillons ...
RECONNAISSANCE AUTOMATIQUE : cette étape permet de réaliser une reconnaissance automatique des sillons à partir d'une base d'apprentissage.
STATISTIQUES MORPHOMETRIQUES : cette étape permet d'extraire un grand nombre d'informations sur les sillons comme leur position, leurs relations avec d'autres sillons .....
Cette étape est obligatoire afin d'utiliser BrainVISA avec son organisation des données. Si vous êtes prêts à réaliser cette étape, cela suppose d'une part que vous disposez des données de type T1 et d'autre part que votre configuration de BrainVISA contient au moins une base de données.
Pour importer une IRM T1 :
Ouvrez le traitement Gestion des données => Importation => Anatomie => Importation d'une IRM T1.
Sélectionner les données à importer avec l'icône
.Sélectionnez les sorties avec la loupe rouge du paramètre output.
Lancez l'exécution.
APPLICATION : importez l'IRM T1 de subject01 (data/data_no_processed/subject01/anatomy_data) dans votre base de données.
NOTE : ce traitement a copié et renommé le volume à importer en créant automatiquement l'arborescence des dossiers et des fichiers dans la base de données BrainVISA.
NOTE : si votre IRM T1 est au format SPM (ANALYZE), vous avez la possibilité d'indiquer la convention utilisée pour le stockage de ces données (radiologique ou neurologique) de façon à configurer correctement le champ spm_radio_convention du fichier .minf qui sera créé lors de l'importation. Reportez-vous au chapitre sur le chargement et affichage des objets du manuel d'Anatomist.
Cette étape est obligatoire. Ce traitement permet de générer un fichier .APC (contenant les coorcdonnées des points de référence comme la commissure antérieure, la commissure postérieure, le plan inter-hémisphérique et un point de l'hémisphère gauche) lequel sera utilisé lors du pipeline anatomique. Ce traitement permet de :
de réorienter le volume si nécessaire.
de générer une transformation vers le reférentiel Aims_Talairach laquelle sera utilisée pour "plonger" les volumes (mais aussi les objets issus de cette IRM) de différents sujets vers le même référentiel sans modifier les données.
Pour préparer le sujet :
Ouvrez le traitement Anatomie => Pipeline T1 2004 => Pipeline => Préparation du Sujet pour le Pipeline Anatomique.
Sélectionnez la donnée à traiter avec l'icône
pour le paramètre T1mri. La sortie
Commissures_coordinates doit se remplir automatiquement. Le champ Normalised est à renseigner seulement si votre IRM T1 a été normalisée.
Avant d'exécuter ce traitement, il faut récupérer les coordonnées des différents points AC, PC ... via Anatomist
.
Après avoir cliqué sur cette icône, Anatomist est lancé et l'IRM T1 est chargée dans une fenêtre. Pour reporter les coordonnées, positionnez le curseur
d'Anatomist à l'endroit souhaité, puis revenez sur le traitement BrainVISA pour cliquer sur l'icône
afin de transmettre les coordonnées d'Anatomist vers BrainVISA. Faites cette opération pour les différents points.Le dernier champ à renseigner est allow_flip_initial_MRI. La valeur de ce paramètre autorisera ou pas de modifier la donnée sur le disque si le traitement détecte qu'elle n'est pas correctement orientée.
Lancez l'exécution.
APPLICATION : préparez l'IRM T1 de subject01.Le pipeline anatomique regroupe un ensemble de commandes permettant de corriger, d'analyser et d'extraire des informations à partir d'une IRM T1. Le tableau ci-dessous résume l'ensemble des étapes :
Tableau 2.1. Etapes du pipeline anatomique 2004
| Etape | Description | Remarque |
|---|---|---|
| Correction du bias spatial (mri_corrected) | Etape de correction du biais spatial. | Objet pouvant être utilisé dans le cas d'étude de VBM. |
| Analyse de l'histogramme (histo_analysis) | Recherche des plages de niveaux de gris correspondant au fond, et aux matières grise et blanche. | Etape importante. L'analyse est fonction du contraste de l'IRM T1. |
| Création du masque du cerveau (brain_mask) | En s'appuyant en partie sur l'analyse de l'histogramme, le masque du cerveau (la matière grise et blanche) est créé. | Il est possible de modifier ce masque en changeant des options ou manuellement avec le module de dessin de région d'intérêt d'Anatomist. |
| Séparation des hémisphères et du cervelet (brain_voronoi) | Cette procédure vise à séparer les hémisphères et à éliminer le cervelet ainsi qu'une partie du tronc cérébral de manière à accéder aux faces internes et basses du cortex. | |
| Classification gris/blanc (right_grey_white et left_grey_white) | Etape permettant d'obtenir un masque de la matière blanche et grise de chaque hemisphère. | Objet pouvant être utilisé dans le cas d'étude de VBM. |
| Création des maillages des hémisphères droit et gauche (right_hemi_mesh et left_hemi_mesh) | Cette étape génère les maillages de chaque hemisphère. | Ces objets ne peuvent pas être utilisés pour être déformés, mais ils permettent par exemple de faire de la visualisation en les fusionnant avec des cartes d'activations ou en les superposant avec des ROIs et en les rendant semi-transparent. |
| Création des maillages de la surface corticale des hémisphères droit et gauche (right_white_mesh et left_white_mesh) | Cette étape génère les maillages de l'interface gris-blanc de chaque hemisphère. | Ces objets peuvent être utilisés pour être gonflés ou pour réaliser des fusions avec d'autres objets comme des cartes d'activations. |
| Création du maillage de la tête (head_mesh) | Etape permettant de générer le maillage de la tête. | Utilisation pour de la visualisation en le superposant à d'autres objets. |
| Extraction des graphes de sillons de chaque hémisphère (Lgraph et Rgraph) | Extraction des sillons du cortex sous forme de graphe de sillons pour chaque hémisphère. | Un autre traitement permet ensuite de faire de la reconnaissance automatique sur ces objets afin de labelliser les sillons. |
Pour lancer le traitement du pipeline anatomique 2004 :
Ouvrez le traitement Anatomie => Pipeline T1 2004 => Pipeline => Pipeline anatomique IRM T1 classique.
Sélectionner l'IRM T1 à analyser via la loupe verte.
Tous les autres paramètres doivent se remplir automatiquement.
Lancez l'exécution.
APPLICATION : lancez le pipeline anatomique sur l'IRM T1 de subject01.NOTE : dans cet exemple, nous avons utilisé toutes les étapes. Nous aurions pu choisir un ensemble de données à générer selon les objets dont nous avions besoin pour la suite (paramètre Processing_type).
NOTE : il existe, en cours de développement et d'évaluation, une version 2005 du pipeline dans laquelle les étapes sont réalisées indépendamment les unes des autres.
NOTE : vous pouvez valider vos données, c'est à dire bloquer l'écriture dessus, allez dans Anatomie => Pipeline T1 2004 => validation.
Cette étape a été réalisée en amont car son temps d'exécution est long (entre 2 et 3 heures, cela varie également avec les capacités de votre sation de travail). Les reconnaissances se font indépendamment pour chaque hémisphère, pour un cerveau entier, il faudra donc compter entre 4 et 6 heures.
Ce traitement est localisé dans Anatomy => Pipeline T1 2004 => morphométrie => Reconnaissance automatique. Il est possible d'utiliser le mode itératif comme dans l'exemple ci-desssous :
APPLICATION : ajoutez la base de données database_brainvisa, contenant des sillons déjà étiquetés, située dans data. Puis utilisez le traitement Afficheurs => automatique => Anatomist Voir Graphe de Sillons.
Ce traitement permet de calculer un ensemble de descripteurs pour chaque sillon comme des coordonnées, des surfaces, des profondeurs, des relations avec les autres sillons .... Ces descripteurs pourront être ensuite utilisés pour réaliser des statistiques à travers des populations de sujets. L'outil Datamind, développé et en validation au SHFJ, est un outil permettant d'organiser les données morphométriques et de les croiser avec des données cliniques.
Pour utiliser ce traitement :
Ouvrez le traitement Anatomy => Pipeline T1 2004 => morphométrie => Statistiques morphométriques.
Sélectionner le graphe étiqueté à analyser via la loupe verte.
Préparez un dossier pour y stocker les fichiers résultats. Dans notre exemple, nous avons /volatile/stat_morpho/ mais sur vos postes de travail, cela pourrait être D:\td_imagerie_anatomique\stat_morpho. Il faut également ajouter un préfixe, dans cet exemple nous avons le préfixe subject01, ce qui pourrait donner D:\td_imagerie_anatomique\stat_morpho\subject01 pour le paramètre output_prefix dans le cadre de ce TD.
Lancez l'exécution.
APPLICATION : lancez ce traitement sur un des graphes étiquétés (L ou R) du sujet subject01 et du protocole demo. Puis après l'éxécution du traitement, placez-vous dans le dossier indiqué par output_prefix et ouvrez l'un de ces fichiers avec un éditeur de texte.
Cet exemple peut poser plus de problèmes lors de l'analyse par le pipeline anatomique 2004 pour les raisons suivantes :
IRM d'enfant
présence d'une tumeur dans l'hémipshère droit.
faible contraste.
Nous vous proposons de traiter cette image de différentes façons :
Faites tourner le pipeline 2004 sans rien modifier.
Faites tourner le pipeline 2004 avec un masque pour cacher la tumeur.
Faites tourner le pipeline 2004 avec un masque pour cacher la tumeur et faites varier la valeur des paramètres Contrast et/ou Biais_type.
Pour corriger le masque du cerveau, essayer les différentes méthodes (variant) de Anatomie => Pipeline T1 2004 => Correction => Correction du masque du cerveau.
APPLICATION : importez et préparez l'IRM T1 de subject02 (data/data_no_processed/subject02/anatomy_data) dans votre base de données. Puis testez les différentes approches proposées ci-dessus.