Tutorial Tracula

Para correr Tracula con sus propias imágenes. Basado en Tracula Tutorial

Input

Para poder correr los algoritmos que componen tracula se requiere como pre-requisito lo siguiente:

• Una imágen de 4d (puede ser en formato nifti) que contenga todos los volúmenes de DTI
• Un archivo (bvecs) que contiene una lista de las direcciones utilizadas en cada uno de los volumenes DTI. El formato del archivo es de un vector por renglón, y las componentes separadas por tabuladores.
• Un archivo (bvals) que contiene el valor b utilizado en cada uno de los volúmenes. El formato del archivo es un valor por renglón.
• Imagen anatómica del sujeto. Esta imagen debe ser procesada siguiendo los pasos del tutorial de segmentación.

Los tres primeros archivos pueden obtenerse de las imágenes en dicom utilizando los programas dcm2nii o mriconvert; sin embargo el formato de salida de los archivos bvecs y bvals es ligeramente diferente y se deben realizar ajustes.

Posteriormente se debe generar un archivo de parámetros que se va a utilizar para el procesamiento. FreeSurfer incluye un template de este archivo que se encuentra en $FREESURFER_HOME/bin/dmrirc.example. Algunos parámetros importantes que se deben ajustar son:

• dtroot Directorio donde se guardará el resultado
• subjlist Lista con los sujetos que se van a procesar, los nombres deben coincidir con los usados en la segmentación. Cada uno debe tener una carpeta en $SUBJECTS_DIR
• runlist El parámetro por defecto no funciona, luego se debe especificar una serie de enteros del mismo tamaño que sujetos a procesar.
• dcmroot Directorio padre de los archivos para todos los sujetos.
• dcmlist Lista con la dirección específica del archivo conteniendo los volúmenes para cada sujeto, este valor será anexado a dcmroot para obtener la dirección absoluta.
• bvecfile Dirección abosulta del archivo bvecs descrito arriba
• bvalfile Dirección abosulta del archivo bvals descrito arriba
• nb0 Numero de volumenes con b bajo

PreProc

Para realizar el pre procesamiento de los datos se debe utilizar el comando

trac-all -prep -c dmrirc

Donde dmrirc es el archivo de parámetros descrito arriba. Este pre procesamiento tarda aproximadamente 3 horas en la máquina gambita. Si todas las entradas son correctas debe terminar sin errores y debe mostrar un mensaje similar a

trac-preproc finished without error at Fri Dec  7 21:40:36 COT 2012

En caso de encontrar errores, la causa se puede buscar analizando el log encontrado en dtroot/sujeto/scripts/trac-all.log

Al final de este paso estarán disponibles archivos de FA, FD, tensores, eigenvalores, eigenvectores y otros. También se encuentran algunas de estas imágenes en el espacio MNI.

BedpostX

Según el manual oficial este paso debería realizarse utilizando el comando

trac-all -bedp -c dmrirc

Sin embargo esto no funcionó en nuestras pruebas. Bedpostx es una función de FSL, y es posible correrla directamente. Para esto basta con correr el comando

bedpostx dtroot/subject/dmri

Bespostx realiza la estimación de parámetros de difusión para cada voxel y puede tomar 12 horas en ejecutarse en un solo procesador. Sin embargo el procesamiento de cada voxel es independiente y es fácil de paralelizar. FSL provee funcionalidad para paralelizar la ejecución utilizando un SGE. Estas están diseñados para utilizar clusters de computación. En el caso nuestro donde tenemos una única máquina con muchos procesadores hay una opción más simple. Al inicio de la ejecución bedpostx va a generar un archivo commands.txt que contiene una lista de todos los comandos que se deben ejecutar, uno por tajada. Estos comandos pueden lanzarse como procesos independientes y así se agilizará el proceso. El archivo se encuentra en el directorio de salida de bedpostx que es dtroot/subject/dmri.bedpostx . Al finalizar la ejecución este directorio contendrá varios archivos describiendo la difusión en el cerebro. Por defecto se modelan 2 fibras por voxel, y se obtiene la dirección de cada una y su valor de difusión. Estos archivos son muy interesantes y pueden ser usados para realizar tractografia probabilistica con probtrack. También es posible visualizarlos con fslview.

Reconstructing WM Pathways

En este paso se utiliza un atlas de tractos incluido con FreeSurfer para localizar algunos tractos principales dentro de la tractografia probabilistica. Para lograr esto basta con correr el comando

trac-all -path -c dmrirc

Este proceso toma aproximadamente 45 minutos.

Resultados

Al finalizar el paso anterior se cuenta con reconstrucciones de 18 tractos (ver imagen). Cada tracto se encuentra en una carpeta que contiene imagenes de las máscaras de salida y de llegada; la imágen con la probabilidad para cada voxel de pertenecer al tracto; y estadísticas de FA, y difusividad media, radial y axial. Estas estadísticas pueden utilizarse para realizar análisis comparativos entre grupos.

El comando para generar la imagen que se muestra a continuación es:

freeview -tv dpath/merged_avg33_mni_flt.mgz -v dmri/dtifit_FA.nii.gz