SPM을 이용한 뇌영상 전처리(5): Normalize

이전 두 단계(co-registeration, segment)는 바로 이 표준화(normalization)을 위한 준비단계였습니다. 이 절차는 개인의 fMRI 영상을 표준화된 템플릿(MNI)에 일치하도록 조정합니다. 여러 참가자들 간 자료를 비교하기 위해서는 이 절차가 꼭 필요합니다.

Normalization 개요

1. 뇌구조는 개인마다 차이를 보입니다. 개인 간 비교를 쉽게 하기 위해서는, 모든 사람들의 뇌영상을 동일한 모양과 형태로 변환해야 합니다.
2. 연구자들 간 정보교류를 원활하게 하기 위해 잘 알려진 표준화된 공간에 구조적 뇌영상이나 fMRI 자료를 나타냅니다. 과거에는 Talairach 형판(template)이 많이 사용되었으나 요즘에는 거의 MNI 형판을 사용합니다. 
3. 만약 구조적 MRI 영상 없이, fMRI 영상만 이용해 바로 표준화를 하는 경우(direct normalization)에는 coregistration과 segmentation 단계를 건너 뛰어도 됩니다. 여기서는 indirect normalization 절차만 다룰 것입니다.

표준화를 하는 이유.

SPM에서 normalization을 실시하는 방법

1. Normalization 선택

1. 먼저 SPM에서 [normalization]을 선택합니다. 두 가지 방법이 있습니다. 아래 그림을 참고해주세요

2. 세션별 fMRI 영상 추가

1. [Normalization]을 선택하고 나면 다음과 같은 화면이 나타날 것입니다.
   
   
   
   
   
2. 여기서 [Data]에는 T1(구조적 MRI), 평균 EPI 영상(realignment 이후 생성된 영상, 'm_fMRI'), 세선별 EPI 영상(slice timing 이후 생성된 영상, 'ar_fMRI')을 추가할 수 있습니다. 먼저 [Data]를 더블클릭해주세요.
3. 다음으로 개인(Sub)의 뇌영상을 MNI에 맞추도록 설정을 해줍니다. Segment의 결과로 출력된 c1, c2, c3 영상을 넣어주셔도 되는데 저는 Dependency를 이용하여 쉽게 설정을 마쳤습니다(Subj→MNI 선택). 
4. 아래 그림의 List를 보시면 알겠지만, Module List 상에서 Segment 바로 다음에 Normalization이 있어야 사용 가능합니다.

3. 설정값 입력

1. Normalization에서는 Voxel size에 신경을 써주셔야 합니다.
2. T1의 경우 [1 1 1]로, 나머지 EPI 영상(fMRI 자료)는 [2 2 2]가 권장됩니다.

4. Normalization 결과 확인

1. Normalization이 개인의 뇌영상을 표준화된 형판에 맞추는 것이기 때문에, 원래의 fMRI 영상과는 다소 영상을 확인할 수 있습니다. 모든 사람에게서 동일한 형태의 뇌영상을 관찰할 수 있을 것입니다.

마치며

  fMRI 전처리의 막바지 단계인 normalization에 대해서 다뤘습니다. normalization까지 실시하고 나면 통계분석을 진행해도 됩니다. 하지만 뇌영상 곳곳에 high frequency noise가 산재되어 있기 때문에, 이를 희석시키고 신호대 잡음비를 높이는 추가 절차가 더 필요합니다. 다음에는 전처리의 마지막 절차인 smoothing에 대해서 다루도록 하겠습니다.

다시보기

0). SPM을 이용한 fMRI 전처리 개요(링크)

1). SPM을 이용한 realignment(링크)
2) SPM을 이용한 slice timing correction(링크)

3). SPM을 이용한 coregistration(링크)

4). SPM을 이용한 segment(링크)
→ 6). SPM을 이용한 smoothing(링크)