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首页SPM12_manual.pdf
Statistical Parametric Mapping(SPM)软件是MATLAB(的一套MathWorks公司)函数和子例程与一些外部编译的C例程。 编写SPM是为了组织和解释我们的功能性神经影像学数据。 SPM是指用于测试关于功能成像数据的假设的空间扩展统计过程的构建和评估。SPM软件包已被设计用于脑成像的数据序列的分析。序列可以是来自不同群组的一系列图像,或来自相同受试者的时间序列。目前的版本用于分析 fMRI, PET, SPECT,EEG 和 MEG。
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SPM12 Manual
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Will Penny
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Klaas Stephan
Sungho Tak
Peter Zeidman
Darren Gitelman
Rik Henson
Chloe Hutton
Volkmar Glauche
Jérémie Mattout
Christophe Phillips
Functional Imaging Laboratory
Wellcome Trust Centre for Neuroimaging
Institute of Neurology, UCL
12 Queen Square, London WC1N 3BG, UK
April 9, 2019
http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/
2
Contents
I Temporal processing 17
1 Slice Timing 19
1.1 Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.1.1 Session . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.2 Number of Slices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.3 TR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.4 TA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.5 Slice order . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.6 Reference Slice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.7 Filename Prefix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
II Spatial processing 23
2 Realign 25
2.1 Realign: Estimate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.1.1 Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.1.2 Estimation Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.2 Realign: Reslice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2.1 Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2.2 Reslice Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3 Realign: Estimate & Reslice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.1 Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.2 Estimation Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.3 Reslice Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3 Realign & Unwarp 31
3.1 Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.1.1 Session . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.2 Estimation Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.2.1 Quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.2.2 Separation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.2.3 Smoothing (FWHM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.2.4 Num Passes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.2.5 Interpolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.2.6 Wrapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.2.7 Weighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.3 Unwarp Estimation Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.3.1 Basis Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.3.2 Regularisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.3.3 Reg. Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.3.4 Jacobian deformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.3.5 First-order effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.3.6 Second-order effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.3.7 Smoothing for unwarp (FWHM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3
4 CONTENTS
3.3.8 Re-estimate movement params . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.3.9 Number of Iterations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.3.10 Taylor expansion point . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.4 Unwarp Reslicing Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.4.1 Resliced images (unwarp)? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.4.2 Interpolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.4.3 Wrapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.4.4 Masking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.4.5 Filename Prefix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4 Coregister 39
4.1 Coregister: Estimate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.1.1 Reference Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.1.2 Source Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.1.3 Other Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.1.4 Estimation Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.2 Coregister: Reslice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.2.1 Image Defining Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.2.2 Images to Reslice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.2.3 Reslice Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.3 Coregister: Estimate & Reslice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.3.1 Reference Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.3.2 Source Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.3.3 Other Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.3.4 Estimation Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.3.5 Reslice Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5 Segment 45
5.1 Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.1.1 Channel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.2 Tissues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.2.1 Tissue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.3 Warping & MRF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.3.1 MRF Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.3.2 Clean Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.3.3 Warping Regularisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.3.4 Affine Regularisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.3.5 Smoothness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.3.6 Sampling distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.3.7 Deformation Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
6 Normalise 51
6.1 Normalise: Estimate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
6.1.1 Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
6.1.2 Estimation Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
6.2 Normalise: Write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
6.2.1 Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
6.2.2 Writing Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
6.3 Normalise: Estimate & Write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
6.3.1 Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
6.3.2 Estimation Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
6.3.3 Writing Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
CONTENTS 5
7 Smooth 57
7.1 Images to smooth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
7.2 FWHM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
7.3 Data Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
7.4 Implicit masking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
7.5 Filename prefix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
III fMRI Statistics 59
8 fMRI model specification 61
8.1 Timing parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
8.1.1 Units for design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
8.1.2 Interscan interval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
8.1.3 Microtime resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
8.1.4 Microtime onset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
8.2 Data & Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
8.2.1 Subject/Session . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
8.3 Factorial design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
8.3.1 Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
8.4 Basis Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
8.4.1 Canonical HRF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
8.4.2 Other basis sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
8.5 Model Interactions (Volterra) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
8.6 Directory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
8.7 Global normalisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
8.8 Explicit mask . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
8.9 Serial correlations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
8.10 Reviewing your design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
9 fMRI model estimation 71
9.1 Select SPM.mat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
9.2 Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
9.2.1 Classical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
9.2.2 Bayesian 1st-level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
9.2.3 Bayesian 2nd-level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
9.3 Output files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
9.3.1 Classical 1st-level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
9.3.2 Bayesian 1st-level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
9.4 Model comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
10 Factorial design specification 79
10.1 Directory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
10.2 Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
10.2.1 One-sample t-test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
10.2.2 Two-sample t-test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
10.2.3 Paired t-test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
10.2.4 Multiple regression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
10.2.5 One-way ANOVA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
10.2.6 One-way ANOVA - within subject . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
10.2.7 Full factorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
10.2.8 Flexible factorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
10.3 Covariates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
10.3.1 Covariate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
10.4 Multiple covariates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
10.4.1 Covariates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
10.5 Masking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
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