【FreeSurfer】FreeSurferの結果のまとめ方 ～aparc, aseg, wmparc, brainstem～

1. 目的
2. フォルダ構造
3. aparcとasegのまとめ方
4. wmparcのまとめ方
5. Brain Stemの計測
6. 出力結果
6.1. aseg
6.2. wmparc
6.3. brainstem

1. 目的

被験者ごとのFreeSurferの結果を、一つのエクセルファイルにまとめる。

2. フォルダ構造

フォルダ構造は以下の通り。
基本的には、FreeSurfer後のフォルダを一つのフォルダにまとめ、そのフォルダで作業する。
FreeSurferの出力であるstatsフォルダさえあれば動作する。

$ tree

.
├── CC001
│   ├── mri
│   │   └── brainstemSsVolumes.v10.txt
│   └── stats
│   ├── aseg.stats
│   ├── lh.BA.stats
│   ├── lh.BA.thresh.stats
│   ├── lh.aparc.DKTatlas40.stats
│   ├── lh.aparc.a2009s.stats
│   ├── lh.aparc.stats
│   ├── lh.curv.stats
│   ├── lh.entorhinal_exvivo.stats
│   ├── lh.w-g.pct.stats
│   ├── rh.BA.stats
│   ├── rh.BA.thresh.stats
│   ├── rh.aparc.DKTatlas40.stats
│   ├── rh.aparc.a2009s.stats
│   ├── rh.aparc.stats
│   ├── rh.curv.stats
│   ├── rh.entorhinal_exvivo.stats
│   ├── rh.w-g.pct.stats
│   └── wmparc.stats
├── CC002
└── CC003

3. aparcとasegのまとめ方

aparcとasegの結果をまとめる場合、aparcstats2table、asegstats2tableを実行。

• –subjects : subject folderを指定
• –delimiter : 区切り文字を指定
• –table(file) : 出力ファイル名の指定
• –meas : 計測対象を指定。皮質厚の場合はthickness (#aparcstats2tableのみのオプション)
  SUBJECTS_DIRの設定を忘れずに。

export SUBJECTS_DIR=$PWD

# aseg
asegstats2table \
--subjects $(ls -F |grep / |cut -d / -f1) \
--delimiter=comma \
--tablefile aseg.vol.csv 

# aparc
## lh
aparcstats2table --hemi lh \
--subjects $(ls -F |grep / |cut -d / -f1) \
--delimiter=comma \
--meas volume \
--table lh.aparc.volume.csv

## rh
aparcstats2table --hemi rh \
--subjects $(ls -F |grep / |cut -d / -f1) \
--delimiter=comma \
--meas volume \
--table rh.aparc.volume.csv

4. wmparcのまとめ方

FreeSurferのコマンドでaparcstats2tableやasegstats2tableのようなコマンドが見当たらなかったのでPythonで実装した。

import os
import pandas as pd
import numpy as np

def get_wmname(sub):
    with open(sub + "/stats/wmparc.stats") as f:
        result = [row.strip () for i, row in enumerate(f.readlines()) if i >= 63 ]
    wmname = []
    for row in result:
        tmp_val = []
        for val in row.split(" "):
            if val != "":
                tmp_val.append(val)
        wmname.append(tmp_val[4])
    return wmname

def get_wmvol(sub):
    with open(sub + "/stats/wmparc.stats") as f:
        result = [row.strip () for i, row in enumerate(f.readlines()) if i >= 63 ]
        wmvol = []
    for row in result:
        tmp_val = []
        for val in row.split(" "):
            if val != "":
                tmp_val.append(val)
        wmvol.append(tmp_val[3])
    return wmvol

# list folders
files = os.listdir(".")
folders = [f for f in files if os.path.isdir(f)]
sub_id, all_wmname, all_wmvol = [], [], []

for i, sub in enumerate(folders):
    if i == 1:
        sub_id.append(sub)
        all_wmname = get_wmname(sub)
        all_wmvol.append(get_wmvol(sub))
    else:
        sub_id.append(sub)
        all_wmvol.append(get_wmvol(sub))        

df = pd.DataFrame(all_wmvol, index=sub_id, columns=all_wmname)
df.sort_index().to_csv("wmseg.csv")

5. Brain Stemの計測

FreeSurferではBrain-Stemの計測もできる。

recon-all -all -s bert -brainstem-structures 

すでに、recon-all -allが終わっている場合。

recon-all -s bert -brainstem-structures 

各被験者のBrain-Stem volume結果をまとめるには次のコマンドを使用。

ただし、FreeSurfer versionによっては「brainstemSsVolumes.v10.txt」のファイル名が異なる。

echo "" >> brainstem_vol.txt
echo Medulla >> brainstem_vol.txt
echo Pons >> brainstem_vol.txt
echo SCP >> brainstem_vol.txt
echo Midbrain >> brainstem_vol.txt
echo Whole_brainstem >> brainstem_vol.txt

for k in $(ls -F |grep / |cut -d / -f1);do
    echo $k > tmp1
    cat $k/mri/brainstemSsVolumes.v10.txt | cut -d " " -f2 >> tmp1
    paste brainstem_vol.txt tmp1 > tmp2
    cat tmp2 > brainstem_vol.txt
done

rm tmp1 tmp2

6. 出力結果

####aparc (lhのみ)

6.1. aseg

6.2. wmparc

6.3. brainstem

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