FreeSurfer 7.3.2 のインストール脳領域のセグメンテーション（Ubuntu 上））

FreeSurfer のインストールを行う．

FreeSurfer のダウンロードとライセンスの取得

FreeSurfer Wiki の Web ページを開く
http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki
「Installation guide」をクリック
登録したいので「Follow this link to obtain a license key」をクリック
ライセンスを取得するために，フォームに記入する．記入と確認が終わったら「I agree」をクリック．
ライセンス条項は利用者で確認すること．
電子メールで FreeSurfer のライセンスが送られてくるので、確認する
.license というファイルを作り，送られてきた電子メールの中のライセンス情報（３行分）を使う．
再び，FreeSurfer Wiki の Web ページを開く
http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki
再び，「Installation guide」をクリック
「Latest Version 7 ...」のところの「here」をクリック．
ダウンロード
FreeSurfer Version 7 Release のページからダウンロードする．使用している Ubuntu のバージョン似合うものを選ぶ．下図では，Ubuntu 22.04 用のものを選んでいる．
ダウンロードには時間がかかる．しばらく待つ．

FreeSurfer のインストール

Ubuntu のシステム更新

Ubuntu で OS のシステム更新を行うときは，端末で，次のコマンドを実行する．

Ubuntu のインストールは別ページ »で説明

sudo apt -y update
sudo apt -yV upgrade
sudo /sbin/shutdown -r now

インストール

sudo dpkg -i freesurfer_ubuntu22-7.3.2_amd64.deb

FreeSurfer 5.0 を用いた脳の領域抽出（セグメンテーション）

はじめに

FreeSurf での脳の領域抽出（セグメンテーション）は，内部的には次の3手順を踏む

頭蓋骨の除去
入力：頭部 MRI ボリューム画像データ (mgz形式ファイル)，出力：頭蓋骨除去後の頭部ボリューム画像データ(mgz形式ファイル)
脳膜、白質、膨張脳膜の領域抽出（セグメンテーション）
脳膜、白質、膨張脳膜のボリューム画像データとポリゴンデータ出力：
脳膜のポリゴンデータの球へのマッピング
出力：球にマッピングされたポリゴンデータ

FreeSurf の recon-all コマンドを使って，上記の3手順を一括実行できる（あとで説明するように，一括実行せずに順次実行もできる）．

「recon-all -all -s サブジェクト名」

例えば，「recon-all -all bert」を実行すると，下記の入力から，下記の出力が得られる．

【入力】

頭部 MRI ボリューム画像データ(bert/mri/orig.mgz)

【出力】

頭蓋骨除去後の頭部ボリューム画像データ(mri/brainmask.mgz)
脳膜、白質、膨張脳膜のボリューム画像データ
脳膜、白質、膨張脳膜のポリゴンデータ(surf/?h.pial, surf/?h.white, surf/?h.inflated)
球にマッピングされたポリゴンデータ(surf/?h.sphere)

recon-all コマンドで，上記の3手順を一括実行せずに，1手順ずつ順次実行することもできる．

* 普通は，3手順を順次実行するより，一括実行するほうが，コマンド待ちの手間が無いので効率が良い．

手順1：コマンド「recon-all -autorecon1 -s サブジェクト名」
手順2：コマンド「recon-all -autorecon2 -s サブジェクト名」
手順3：コマンド「recon-all -autorecon3 -s サブジェクト名」

サンプルデータを用いた脳の領域抽出（セグメンテーション）の実行例

3手順の一括実行

FreeSurfer の脳の領域抽出（セグメンテーション）プログラム recon-all をサンプルデータ bert を使って実行してみる．

bert :　「FreeSurfer付属のサンプルデータ」の入ったディレクトリ。

3step ： 3手順で行う場合に使用するサブジェクト名。

all :　 1手順で行う場合に使用するサブジェクト名。

* 設定と前処理

サブジェクト名(SUBJECTS) の設定など.　ここでは，サブジェクト名を「all」に設定

SUBJECTS_DIR は，FreeSurfer のインストールディレクトリに「/subjects」を付けたものになる．例えば， FreeSurfer のインストールディレクトリが「/usr/local/freesurfer」の場合， SUBJECTS_DIR は「/usr/local/freesurfer/subjects」になる．

export SUBJECTS_DIR=/usr/local/freesurfer/subjects
export SUBJECTS=all
cd $SUBJECTS_DIR
mkdir $SUBJECTS
cd $SUBJECTS
mkdir mri
cd mri
mkdir orig
cp ../../bert/mri/orig/001.mgz orig/
tkmedit $SUBJECTS ./orig/001.mgz &

* FreeSurferの実行方法（1手順）

recon-all -all -s サブジェクト名

* 成功時のメッセージ（例）

recon-all finished without error at Wed May  6 17:42:44 JST 2009

3手順の順次実行

* 設定と前処理

サブジェクト名(SUBJECTS) の設定など.　ここでは，サブジェクト名を「3step」に設定

export SUBJECTS_DIR=/usr/local/freesurfer/subjects
export SUBJECTS=3step
cd $SUBJECTS_DIR
mkdir $SUBJECTS
cd $SUBJECTS
mkdir mri
cd mri
mkdir orig
cp ../../bert/mri/orig/001.mgz orig/
tkmedit $SUBJECTS ./orig/001.mgz &

*FreeSurferの実行方法（3手順）

recon-all -autorecon1 -s 3step
recon-all -autorecon2 -s 3step
recon-all -autorecon3 -s 3step

出力結果の確認

「1手順」で行った場合

「recon-all -all -s all」の出力結果の確認 (1) 頭蓋骨除去後の頭部ボリューム画像データ

tkmedit all brainmask.mgz

「recon-all -all -s all」の出力結果の確認 (2) 脳膜のボリューム画像データ

tksurfer all lh pial

「recon-all -all -s all」の出力結果の確認 (3) 白質のボリューム画像データ

tksurfer all lh white

「recon-all -all -s all」の出力結果の確認 (4) 膨張脳膜のボリューム画像データ

tksurfer all lh inflated -gray lh.curv

「recon-all -all -s all」の出力結果の確認 (5)

tksurfer all lh sphere -gray lh.curv

「3手順」で行った場合

手順1: 「recon-all -autorecon1 -s 3step」の出力結果の確認. 頭蓋骨除去後の頭部ボリューム画像データ

tkmedit 3step brainmask.mgz

手順2: 「recon-all -autorecon2 -s 3step」の出力結果の確認 (1) 脳膜のボリューム画像データ

tksurfer 3step lh pial

手順2: 「recon-all -autorecon2 -s 3step」の出力結果の確認 (2) 白質のボリューム画像データ

tksurfer 3step lh white

手順2: 「recon-all -autorecon2 -s 3step」の出力結果の確認 (3) 膨張脳膜のボリューム画像データ

tksurfer 3step lh inflated -gray lh.curv

手順3: 「recon-all -autorecon3 -s 3step」の出力結果の確認

tksurfer 3step lh sphere -gray lh.curv

内部で実行されたコマンドの確認

gedit $SUBJECTS_DIR/$SUBJECTS/scripts/recon-all.cmd

ただし、「3手順」で実行した場合は，は1手順ごとにコマンドファイルrecon-all.cmdが上書きされるので注意

実行時のログの確認

gedit $SUBJECTS_DIR/$SUBJECTS/scripts/recon-all.log

こちらは上書きされることはない

MRI画像をセグメンテーションした.mgz形式のデータの表示とラベル値の確認

tkmedit all aseg.mgz
tkmedit all aparc+aseg.mgz
tkmedit all aparc.a2005s+aseg.mgz

MRI画像をセグメンテーションした.mgz形式のデータは3種類あり、ラベル値と名称の組み合わせは$SUBJECTS_DIR/$SUBJECTS/stats内のファイル（.stats）に記述されている。.mgz形式のファイルに対応するラベル名のファイルは以下の通り。

aseg.mgz

gedit $SUBJECTS_DIR/$SUBJECTS/stats/aseg.stats

aparc+aseg.mgz

gedit $SUBJECTS_DIR/$SUBJECTS/stats/lh.aparc.stats
gedit $SUBJECTS_DIR/$SUBJECTS/stats/rh.aparc.stats

aparc.a2005s+aseg.mgz

gedit $SUBJECTS_DIR/$SUBJECTS/stats/lh.aparc.a2005s.stats
gedit $SUBJECTS_DIR/$SUBJECTS/stats/rh.aparc.a2005s.stats

ただし、実行するには，「recon-all -all サブジェクト名」あるいは「recon-all -autorecon3 -s サブジェクト名」が正常終了している必要がある.

実行結果の例

tkmedit all aseg.mgz

Surface File形式のポリゴンデータをasc形式に変換

mris_convert lh.inflated lh.inflated.asc

asc形式のポリゴンデータをSurface File形式に変換

mris_convert lh.inflated.asc lh.inflated2

* 上書きを避けるためlh.inflated2に保存

マシンパワーが不足している場合、ポリゴンデータ全体が表示されない。オンボード（Intel G45 Express）だと下図のように脳膜の一部だけが表示される。グラフィックカードATI RADEON X300を追加することで上の画像のように正しく表示された。

talairach位置合わせのエラー

「recon-all -all サブジェクト名」において，実行中にtalairach位置合わせが失敗した場合

-エラーメッセージ：ERROR : talairach_afd: Talairach Transform:transforms/talairach.xfm

対策. 自動でのtalairach位置合わせができないので，手動で，ある程度までのtalairach位置合わせを行う

    tkregister2 --mgz --s サブジェクト名 -fstal

上記コマンドを実行すると、操作ウインドウと画像ウインドウの2画面が表示される

調節に必要なボタン

SAVE REG　:　調節した結果を保存
CORONAL　：　Coronal View
SAGITTAL　：　Sagittal View
HORIZONTAL　：　Horizontal View
SCALE BRAIN ：大きさを調節
TRANSLATE BRAIN　:　平行移動量を調節
ROTATE BRAIN　:　回転量を調整
TARGET ：画像ウインドウに入力画像を表示
MOVEABLE : 画像ウインドウにテンプレート画像を表示

左図：テンプレート画像（$FREESURFER_HOME/average/mni305.cor.mgz）右図：入力画像（orig.mgz）

* ウインドウを切り替える

「recon-all -all サブジェクト名」

満足のいく結果ができたら「SAVE REG」ボタンを押し、再度recon-allを行う. この結果，別のエラーメッセージ「ERROR: Talairach QA check failed!」が表示されることがある．このときは，recon-allコマンドに-notal-checkを加える。これはチェックを無視して強行するという意味（これを付けないと結果が出力されないため）．

recon-all -all -s all -notal-check

recon-allを初めて実行した時に生じたエラー

error while loading shared libraries: /usr/local/freesurfer/lib/vtk/lib/vtk-5.2/
libvtkRendering.so.5.2: cannot restore segment prot after reloc: Permission denied
Linux localhost.localdomain 2.6.18-128.el5PAE

これは，手順2: 「recon-all -autorecon2 -s サブジェクト名」が最後に生成するribbon.mgzを保存するときのエラーである。この処理はvtkの機能を利用しているが、インストールしたライブラリファイルがOSに登録されておらずセキュリティ機能ではじかれたため生じる。このエラーを回避するには、vtkのライブラリのセキュリティ属性を設定する必要がある。以下のコマンドをsuコマンドでrootでログインして実行すればよい。

chcon -c -v -R -u system_u -r object_r -t textrel_shlib_t /usr/local/freesurfer/lib/vtk/lib/
vtk-5.2/libvtk*