【MRtrix】MRtrixを用いた拡散MRIのバイアス（信号ムラ）補正


1. 目的
2. コマンド
3. 使用例
3.1. 前準備
3.2. 拡散MRIのバイアス（信号ムラ）補正


1. 目的

  • MRtrixを用いた拡散MRIのバイアス（信号ムラ）補正

2. コマンド

MRtrixを用いて拡散MRIのバイアス（信号ムラ）補正をするには、dwibiascorrectを使用する。

ここでは、ANTsのN4アルゴリズムを用いたバイアス補正を紹介する。ANTsアルゴリズムを使用する場合は、ANTsを前もってインストールしておく必要がある。

dwibiascorrectのヘルプは、次の通り。

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SYNOPSIS
 
     Perform B1 field inhomogeneity correction for a DWI volume series
 
USAGE
 
     dwibiascorrect [ options ] algorithm ...
 
        algorithm    Select the algorithm to be used to complete the script operation;
                     additional details and options become available once an
                     algorithm is nominated. Options are: ants, fsl
 
Options for importing the diffusion gradient table
 
  -grad GRAD
     Provide the diffusion gradient table in MRtrix format
 
  -fslgrad bvecs bvals
     Provide the diffusion gradient table in FSL bvecs/bvals format
 
Options common to all dwibiascorrect algorithms
 
  -mask image
     Manually provide a mask image for bias field estimation
 
  -bias image
     Output the estimated bias field
 
Additional standard options for Python scripts
 
  -nocleanup
     do not delete intermediate files during script execution, and do not delete
     scratch directory at script completion.
 
  -scratch /path/to/scratch/
     manually specify the path in which to generate the scratch directory.
 
  -continue <ScratchDir> <LastFile>
     continue the script from a previous execution; must provide the scratch
     directory path, and the name of the last successfully-generated file.
 
Standard options
 
  -info
     display information messages.
 
  -quiet
     do not display information messages or progress status. Alternatively, this
     can be achieved by setting the MRTRIX_QUIET environment variable to a non-
     empty string.
 
  -debug
     display debugging messages.
 
  -force
     force overwrite of output files.
 
  -nthreads number
     use this number of threads in multi-threaded applications (set to 0 to
     disable multi-threading).
 
  -config key value  (multiple uses permitted)
     temporarily set the value of an MRtrix config file entry.
 
  -help
     display this information page and exit.
 
  -version
     display version information and exit.

基本的な使い方は、以下の通り。

1
dwibiascorrect ants <入力画像> <出力画像>

3.使用例

3.1.前準備

まず、こちらの記事を参考に、拡散MRI（DWI.nii.gz）とそのMPG軸情報（bvecs, bvals）とヘッダー情報（headers.json）をまとめて、MIF形式（DWI.mif）に変換する。

1
mrconvert -fslgrad bvecs bvals -json_import headers.json DWI.nii.gz DWI.mif

3.2.拡散MRIのバイアス（信号ムラ）補正

以下のコマンドを実行する。-biasオプションを指定することで、バイアスフィールドを出力することができる。

1
dwibiascorrect ants DWI.mif DWI_unbiased.mif -bias bias.mif

補正後の画像は、以下。

著者情報： 斎藤 勇哉

順天堂大学医学部 大学院医学研究科 放射線診断学講座所属
脳MRI 画像解析が専門であり、テーマは①神経変性疾患の機序解明、②医用人工知能の開発、③多施設データのハーモナイゼーション、④速読が脳に与える影響や学習効果、⑤SNS解析を用いたマーケティング戦略の改善。
医療分野に関わらず、自然言語処理・スクレイピング・データ分析・Web アプリ開発を得意とし、企業や他大学の研究を支援。
主な使用言語は、Python、Shell Script、MATLAB、HTML、CSS


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MRtrix, neuroimaging
2021-12-14リンクURL 3 コメント

“【MRtrix】MRtrixを用いた拡散MRIのバイアス（信号ムラ）補正” へのコメント

  1. コメント投稿が上手くできていなかったようなので、再投稿します。（重複してしまっていましたら、申し訳ございません。）

    お世話になっております。
    dwibiascorrect のコマンド実行時に下記のエラーが発生しました。
    環境はWSL2(Ubuntu 20.04.5 LTS)で、MRtrix3 バージョンは 3.0.4. (Anacondaでインストールしました)、ANTs のバージョンは 2.4.4.です。

    user@DESKTOP: my/working/directory$ dwibiascorrect ants dwi.mif dwi_bc.mif
    dwibiascorrect:
    dwibiascorrect: Note that this script makes use of commands / algorithms that have relevant articles for citation; INCLUDING FROM EXTERNAL SOFTWARE PACKAGES. Please consult the help page (-help option) for more information.
    dwibiascorrect:
    dwibiascorrect: Generated scratch directory: /my/working/directory/dwibiascorrect-tmp-UDAIJL/
    Command: mrconvert /my/working/directory/dwi.mif /my/working/directory/dwibiascorrect-tmp-UDAIJL/in.mif
    dwibiascorrect: Changing to scratch directory (/my/working/directory/dwibiascorrect-tmp-UDAIJL/)
    Command: dwi2mask in.mif mask.mif
    Command: dwiextract in.mif – -bzero | mrmath – mean mean_bzero.mif -axis 3
    Command: mrconvert mean_bzero.mif mean_bzero.nii -strides +1,+2,+3
    Command: mrconvert mask.mif mask.nii -strides +1,+2,+3
    Command: N4BiasFieldCorrection -d 3 -i mean_bzero.nii -w mask.nii -o [corrected.nii,init_bias.nii] -s 4 -b [100,3] -c [1000,0.0]
    Command: mrcalc mean_bzero.mif mask.mif -mult – | mrmath – sum – -axis 0 | mrmath – sum – -axis 1 | mrmath – sum – -axis 2 | mrdump –
    Command: mrcalc corrected.nii mask.mif -mult – | mrmath – sum – -axis 0 | mrmath – sum – -axis 1 | mrmath – sum – -axis 2 | mrdump –
    dwibiascorrect: [ERROR] mrcalc corrected.nii mask.mif -mult – | mrmath – sum – -axis 0 | mrmath – sum – -axis 1 | mrmath – sum – -axis 2 | mrdump – (ants.py:80)
    dwibiascorrect: [ERROR] Information from failed command:
    dwibiascorrect:
    mrcalc: computing: (corrected.nii * mask.mif)… [==================================================]
    mrmath: computing sum along axis 0…
    mrmath: [ERROR] error creating temporary file in directory “/my/working/directory/dwibiascorrect-tmp-UDAIJL/”: No such file or directory
    mrmath: [ERROR] error creating image “-”
    mrmath: [ERROR] no filename supplied to standard input (broken pipe?)
    mrmath: [ERROR] error opening image “-”
    mrdump: [ERROR] no filename supplied to standard input (broken pipe?)
    mrdump: [ERROR] error opening image “-”
    dwibiascorrect:
    dwibiascorrect: [ERROR] For debugging, inspect contents of scratch directory: /my/working/directory/dwibiascorrect-tmp-UDAIJL/
    dwibiascorrect: Scratch directory retained; location: /my/working/directory/dwibiascorrect-tmp-UDAIJL/

    コマンド実行時のディレクトリ操作が原因のように見えるのですが、対処法がわからず苦慮しております。
    解決策についてご教授頂けましたら幸いです。
    宜しくお願い致します。

    返信

  2. コメント失礼します。
    dwibiascorrectのコマンドで下記のエラーが出現しました。
    環境はWSL2(Ubuntu 20.04.5 LTS)で、
    MRtrix3のバージョンは3.0.4. です。(Anaconda経由でインストールしました。)
    ANTsのバージョンは 2.4.4.です。

    コマンドおよびエラーログは下記のようになります：
    user@DESKTOP: my/working/directory$ dwibiascorrect ants dwi.mif dwi_bc.mif
    dwibiascorrect:
    dwibiascorrect: Note that this script makes use of commands / algorithms that have relevant articles for citation; INCLUDING FROM EXTERNAL SOFTWARE PACKAGES. Please consult the help page (-help option) for more information.
    dwibiascorrect:
    dwibiascorrect: Generated scratch directory: /my/working/directory/dwibiascorrect-tmp-UDAIJL/
    Command: mrconvert /my/working/directory/dwi.mif /my/working/directory/dwibiascorrect-tmp-UDAIJL/in.mif
    dwibiascorrect: Changing to scratch directory (/my/working/directory/dwibiascorrect-tmp-UDAIJL/)
    Command: dwi2mask in.mif mask.mif
    Command: dwiextract in.mif – -bzero | mrmath – mean mean_bzero.mif -axis 3
    Command: mrconvert mean_bzero.mif mean_bzero.nii -strides +1,+2,+3
    Command: mrconvert mask.mif mask.nii -strides +1,+2,+3
    Command: N4BiasFieldCorrection -d 3 -i mean_bzero.nii -w mask.nii -o [corrected.nii,init_bias.nii] -s 4 -b [100,3] -c [1000,0.0]
    Command: mrcalc mean_bzero.mif mask.mif -mult – | mrmath – sum – -axis 0 | mrmath – sum – -axis 1 | mrmath – sum – -axis 2 | mrdump –
    Command: mrcalc corrected.nii mask.mif -mult – | mrmath – sum – -axis 0 | mrmath – sum – -axis 1 | mrmath – sum – -axis 2 | mrdump –
    dwibiascorrect: [ERROR] mrcalc corrected.nii mask.mif -mult – | mrmath – sum – -axis 0 | mrmath – sum – -axis 1 | mrmath – sum – -axis 2 | mrdump – (ants.py:80)
    dwibiascorrect: [ERROR] Information from failed command:
    dwibiascorrect:
    mrcalc: computing: (corrected.nii * mask.mif)… [==================================================]
    mrmath: computing sum along axis 0…
    mrmath: [ERROR] error creating temporary file in directory “/my/working/directory/dwibiascorrect-tmp-UDAIJL/”: No such file or directory
    mrmath: [ERROR] error creating image “-”
    mrmath: [ERROR] no filename supplied to standard input (broken pipe?)
    mrmath: [ERROR] error opening image “-”
    mrdump: [ERROR] no filename supplied to standard input (broken pipe?)
    mrdump: [ERROR] error opening image “-”
    dwibiascorrect:
    dwibiascorrect: [ERROR] For debugging, inspect contents of scratch directory: /my/working/directory/dwibiascorrect-tmp-UDAIJL/
    dwibiascorrect: Scratch directory retained; location: /my/working/directory/dwibiascorrect-tmp-UDAIJL/

    コマンド内でのディレクトリ操作が原因になっているように見えるのですが、どう対応すべきかわからず苦慮しております。
    解決策についてご教授頂けましたら幸いです。宜しくお願い致します。

    返信

    • すみません、コメントがスパム判定されていて気づきませんでした。

      確認させてください。

      実際タイプしたコマンドは

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      dwibiascorrect ants dwi.mif dwi_bc.mif

      だけということですよね？

      ディレクトリ名に日本語が使われているということはないでしょうか？

      返信

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