ADNI-MRI-PET

Struggle

ModalityDescriptionMRIMagnetic Resonance Imaging 磁共振成像fMRIFunctional Magnetic Resonance Imaging 功能磁共振成像HISTOHistology 组织学PETPositron Emission Tomography 正电子发射断层扫描SPECTSingle Photon Emission Computed Tomography 单光子发射计算机断层扫描MRAMagnetic Resonance Angiography 磁共振血管造影DTIDiffusion Tensor Imaging 扩散张量成像CTComputed Tomography CT检查DIFF0Diffusion not otherwise specified 扩散（没有特别说明EEGElectroencephalogram 脑电图DATA TYPES

ADNI研究人员在参与研究期间从研究志愿者那里收集了几种类型的数据，使用一套标准的协议和程序来消除不一致性。此信息可通过LONI图像和数据存档（IDA）免费提供给授权的调查员 。
临床

ADNI临床数据集包括关于每个受试者的临床信息，包括招募，人口统计学，身体检查和认知评估数据。可以将整套临床数据作为逗号分隔值（CSV）文件批量下载。
遗传

遗传因素在阿尔茨海默病中起重要作用。全基因组关联研究（GWAS）采用标记之间关联的测试，称为单核苷酸多态性（SNP）和感兴趣的表型。来自病例对照GWAS和其他类型的遗传关联研究的发现可以提供用于检查源自ADNI成像和其他生物标志物数据集的定量表型的目标。
APOE的4等位基因是已知的AD最强大的遗传风险因素，如果拥有一个4等位基因的人患AD的风险增加了2- 3倍，那么如果有两个等位基因的人患AD的风险增加了12倍。
MRI图像

MRI – 核磁共振成像
原始，预处理和后处理图像文件，FMRI和DTI 这些图像的收集对于满足ADNI开发生物标记物以追踪阿尔茨海默病的进展和潜在病理学变化的目标至关重要。

该项目将收集MRI（结构，扩散加权成像，灌注和静息状态序列）; 使用florbetapir F18（florbetapir）或florbetaben F18（florbetaben）的淀粉样蛋白PET; 18F-FDG-PET（FDG-PET）; CSF用于Aβ，tau，磷酸化tau（AKA磷酸化酶）和其他蛋白质; AV-1451 PET; 和遗传和尸检数据，以确定这些生物标志物与基线临床状态和认知下降的关系。

PET图像

PET – 正电子发射型计算机断层显像
原始，预处理和后处理图像文件，PIB（ADNI1），FDG（ADNI1 / GO / 2），FLORBETAPIR（ADNI GO / 2/3），FLORBETABEN（ADNI3）和TAU IMAGING（ADNI3）这些图像的收集对于满足ADNI开发生物标记物以追踪阿尔茨海默病的进展和潜在病理学变化的目标至关重要。

生物样本

ADNI的目标之一是收集参与者的血液，尿液和脑脊液（CSF）等生物样本。鼓励有兴趣的调查员，无论是否与ADNI网站相关联，都可以申请使用这种有限的资源。但是，除非初步数据显示出明显优越的性能，否则不建议将ADNI样本用于技术开发或不同技术之间的比较
MRI

MRI ACQUISITION

MRI数据是ADNI参与者收集的综合数据集的一个组成部分。ADNI始于2004年，到目前为止，已经进行了3个不同阶段的ADNI。MR协议是在这三个阶段发展起来的。ADNI-1的MRI协议（2004-2009）侧重于使用T1和双回波T2加权序列在1.5T扫描仪上进行一致的纵向结构成像。四分之一的ADNI-1受试者也使用基本相同的3T扫描仪进行扫描。
在ADNI-GO/ADNI2（2010-2016）中，在3T进行成像，T1加权成像参数与ADNI1相似。在所有部位增加2D FLAIR 和T2*加权成像，代替ADNI1的双回波T2加权成像。在每一次成像过程中都获得了全采样和加速（accelerated）T1加权图像。根据扫描仪制造商的不同，高级成像包括：GE扫描仪上的扩散成像、Philips扫描仪上的静息状态功能MRI和西门子扫描仪上的动脉自旋标记。
ADNI3成像是专门在3T扫描仪上完成的。几乎所有来自ADNI2的成像序列都被更新包含在adni3中。每个ADNI 2“高级成像”序列现在都包含在“基本”ADNI 3协议中，与序列许可证问题相关的一些站点例外情况除外。
为了创建可用于支持药物研究的成像协议，有必要将所使用的序列限制为扫描仪上的商业序列。
ADNI用户应意识到，在各供应商的产品线中，旧的MRI系统与最先进的系统之间存在很大的差距。因此，ADNI MR数据集包括广泛的扫描仪平台。采用两层（two-tiered）方法来适应adni3中扫描仪的变化范围。“ADNI 3 Basic”和“ADNI 3 Advanced”协议已经制定。
图像和定量数字ADNI磁共振数据均可公开获取。所有扫描都可供合格用户下载，并可通过图像数据存档进行访问。从研究的每个阶段收集的扫描类型如下所示。要查看研究数据的完整列表，请查看数据清单页面。

QUALITY CONTROL

在梅奥诊所，每一系列的检查都要经过质量控制。执行两个级别的质量控制：遵守协议参数和系列特定质量（即受试者运动、解剖覆盖等）。扫描质量由训练有素的分析员主观评分：1-3分合格，4分不合格（不可用）。这些质量控制信息最终将可用于LONI上的每个系列。因此，用户将能够很容易地使用考试级别的质量控制信息作为数据收集中的过滤器。
SCANNER CHANGES

磁共振扫描仪通常会进行升级。这些变化可能相对较小（软件版本）或较大（硬件更改，例如磁头线圈）。在某些情况下，扫描仪本身将在ADNI站点被替换。我们建议采用以下方法解决扫描仪更换问题：
1、假设受试者内部纵向数据在扫描仪更换前后不兼容；
2、假设主要硬件变更（如磁头线圈变化）前后，受试者纵向数据不兼容；
3、假设受试者纵向数据在软件版本更改之前和之后可能兼容，但请注意，对于某些类型的软件更改，这可能最终不会被证明是正确的；
所有技术扫描仪信息都可以在DICOM标题中找到，但是目前（2018年1月）还不容易搜索。最终，相关的技术扫描仪信息将在ADNI用户创建图像或数字数据收集时在考试级别上轻松获得和下载。因此，用户将能够轻松地使用考试级别的技术扫描仪信息作为数据收集中的过滤器。
ADNI 2 TO 3 PROTOCOL COMPATIBILTY

我们开发ANI 3协议的方法是，ADNI3协议必须现代化，即使这导致了ADNI2和ADNI3数据在某些系列中不兼容。有关详细信息，请参见系列类型（Series Type）表。

＊ 3D T1：ADNI 3的空间分辨率略有提高，达到1mm立方。我们认为这应该不会对受试者的纵向分析产生戏剧性的影响。
＊ FLAIR：在ADNI3中从2D改为3D。这带来了空间分辨率的显著提高以及对比度模型的改变。值得怀疑的是，这种数据类型从ADNI 2到ADNI 3是否是一致的，没有重要的数据处理来解释采集的变化。
＊ T2* GRE：对于GE或飞利浦扫描仪，从ADNI 2到ADNI 3没有变化。在西门子扫描仪上采集一个3回波序列GRE序列，为每个回波保存相位和幅度。这将允许创建伪定量磁化率图。西门子GRE采集的20ms震级体积（第三回波）与ADNI GO/2采集的GRE扫描兼容。
海马亚区高分辨率冠状动脉-变化不大，应与ADNI 2至ADNI 3兼容
＊ ASL：在ADNI2中使用2D PASL，在ADNI3中尽可能使用3D（PASL或pCASL）。因此，这种数据类型不太可能在ADNI2和ADNI3之间兼容。
＊ DTI：ADNI3使用2.0mm各向同性体素，而ADNI2使用2.7mm，b=0和1000s/mm2加权体积。ADNI3 Basic和Advanced均提供b=0和1000s/mm2的加权容积，但在与ADNI 2比较之前，必须排除b=500和2000s/mm2的Advanced体积。
＊ fMRI：其中每一个的基本版本应该是相当兼容的，但是高级adni3版本将不兼容adni2数据
   advanced ADNI 3 version　???
  RECOMMENDED IMAGE DATA: WHICH SCAN TO SELECT?

对于对整个成像过程感兴趣的研究人员来说，图像文件在预处理和后处理的每个阶段都是可用的。然而，大多数研究人员更喜欢使用经过最大程度校正的扫描。这些MPRAGE文件被认为是质量等级中最好的，并且经过了渐变、强度校正，并且使用幻影数据对梯度漂移进行了缩放。
MRI PRE-PROCESSING

IMAGE CORRECTIONS PROVIDED BY ADNI

Mayo为所有ADNI1和许多ADNI2检查提供了强度标准化和梯度未扭曲的TI图像体积。由于MR供应商将这些更正作为产品的一部分在线提供，ADNI停止执行自己的预处理，而是使用供应商产品执行的预处理。因此，现在不需要离线TI图像预处理，也不需要在ADNI3中进行任何预处理。
西门子扫描仪可以保存两种不同的3D扫描，使用和不使用梯度不均匀性校正（gradwarp）。Mayo QC将选择带有gradwarp的变体，但如果用户需要消除这些情况的歧义，gradwarp校正后的图像版本将在该系列的DICOM标题字段图像类型（00080008）中显示“DIS3D”。
所有T1图像都包括扫描仪上的非均匀性校正，这可能无法完全消除不均匀性。许多体积分析管道现在包括偏移场校正，但是，不使用这种管道并执行可能受图像内不均匀强度影响的分析的用户可能希望应用额外的偏移场校正，例如N4（Tustison等人。IEEE TMI 2010，29（6））
ADNI1 AND ADNI2/GO

LONI数据库中的每个MPRAGE图像都与经过特定图像预处理校正步骤的相关图像文件相关联。这些校正如下：
1、Gradwarp是一种针对系统的针对梯度非线性的图像几何失真校正。图像由于梯度非线性而失真的程度随具体的梯度模型而变化。我们预计大多数用户在分析中会倾向于使用经过梯度非线性失真校正的图像。
2、B1 非均匀校正：该校正程序采用上述协议中所述的B1校准扫描来校正图像强度的不均匀性，这种不均匀性是用更均匀的体线圈进行射频传输而用不均匀的头线圈进行接收时产生的。
3、N3 直方图峰值锐化算法：适用于所有图像；对于执行这两个校正步骤的系统，它在渐变扭曲和B1校正之后应用。N3会降低3T处的波或介电效应引起的强度不均匀性。1.5T扫描也会进行N3处理，以减少残余强度不均匀性。
执行上述图像预处理校正的需要因制造商和系统射频线圈配置而异。在ADNI开始生产时，飞利浦系统配备了B1校正。此外，菲利普斯梯度系统往往是线性的。因此，不会为Phillips系统上采集的图像生成渐变扭曲和B1校正的预处理文件。制造商提供的文件包括：
Phillips Systems:
1、Raw DICOM
2、N3 corrected
GE and Siemens systems with transmit-receive head RF coils:
1、Raw DICOM
2、Gradwarped
3、Gradwarp plus N3
GE and Siemens systems with receive-only head RF coils:
1、Raw DICOM
2、Gradwarped
3、Gradwarp plus ADNI1 only plus N3
如前所述，预计几乎每个用户都会喜欢在分析中使用经过梯度修正的扫描。开发了自己的一套图像强度校正工具的用户可能希望只使用渐变（gradwarped）文件。但是，预计大多数用户会希望使用完全预处理的文件。这些文件最容易识别为标识符中包含N3的文件。注意，这些校正仅适用于T1加权（非FSE）图像，如下所述，仅适用于与ADNI质量保证团队指定为“最佳”的每个时间点相关的一个T1加权体积。
PHANTOM-BASED SCALING MEASURES
　　除了上面概述的更正之外，基于幻影的空间缩放度量与附带的XML文件中的每个MPRAGE图像相关联。将提供应用这些空间比例因子的图像版本。回想一下，每次ADNI人体检查之后，都会立即获得ADNI幻影。沿着每个主轴（x，y，z）的绝对缩放是用模型测量的。这些基于体模的测量可用于回顾性地缩放随附的人体图像。在图像矩阵与主轴对齐的限制下，这相当于调整体素大小。对于不适用的图像，比例因子的应用稍微复杂一些，因为沿磁铁中一个轴的缩放将通过倾斜旋转混合到其他两个维度中。
STANDARDIZED MRI DATA SETS

为了提高数据分析的一致性，我们为采集到的1.5T和3T扫描开发了一套标准化的MRI成像数据集。鼓励研究人员在分析中使用这些完整的数据集，并在报告结果时参考它们。这样做将有助于支持各种分析方法的直接比较。标准化MRI数据集的基本原理和发展详情可在“ADNI MRI数据结果报告分析集标准化”中找到。
STANDARDIZED MRI COLLECTIONS

ADNI档案中已经创建了与每个标准化数据集相对应的统一预处理图像集合，以便研究人员能够快速高效地下载完整的图像集。集合名称和描述如下表所示。

PET

PET ACQUISITION

在整个ADNI研究中，对扫描类型进行了一些修改。所有扫描都可供合格用户下载，并可通过图像和数据存档进行访问。从研究的每个阶段收集的扫描类型如下所示。要查看研究数据的完整列表，请查看数据清单页面。
ACQUISITION

ADNI1 PET protocolsFDG-PET: 185 MBq(5 mCi), 注射（显影剂）后30-60min 三维动态扫描6次5min帧数据；PIB-PET: 在小的试点样例中执行，555MBq (15 mCi)，注射（显影剂）后50-70min 三维动态扫描4次5min帧数据 ADNI GO/ADNI 2 PET protocolsFDG-PET: 185 MBq(5 mCi), 注射（显影剂）后30-60min 三维动态扫描6次5min帧数据；Florbetapir: 370 MBq(10 mCi), 注射（显影剂）后50-70min 三维动态扫描4次5min帧数据； ADNI1 PET protocolsFlorbetapir (Amyvid): 370 MBq (10.0 mCi) ± 10%, 注射（显影剂）后50-70min采集20min（4X5min frames)Florbetaben (Neuraceq): 300 MBq (8.1 mCi) ± 10%, 注射（显影剂）后90-110min采集20min（4X5min frames)AV-1451: 370 MBq (10.0 mCi) ± 10%, 注射（显影剂）后75-105min采集30min（6X5min frames)FDG: 185 MBq (5.0 mCi) ± 10%, 注射（显影剂）后30-60min采集30min（6X5min frames) ；QUALITY CONTROL
＊ ADNI PET QC团队对每一次Florbetapir和FDG PET扫描进行方案合规性审查；
＊ 如果发现可纠正的问题，PET质量控制小组直接联系PET技术专家；
＊ 如果扫描发现问题并且无法解决，PET QC团队将向PET技术专家提供协议指导，以应用于未来的PET扫描；
PET QC未通过且由于参与者运动或不合规而被视为不可用的扫描将在PET扫描信息表上记录参与者和技术人员确定的原因。
PET PRE-PROCESSING

目前，在ADNI数据库中有四种处理过的PET图像数据，每种数据都在下面描述。所有处理后的PET图像数据都是DICOM格式的。只有使用“高级查询”并选择搜索页面“图像信息”部分下的“已处理（Processed）”选项，才能找到这些文件。
这些初始处理步骤的目标包括：1）提供更统一的PET数据；2）使得来自不同系统的PET图像更加相似。实现这些目标将提供一致的起点，并简化后续的ADNI分析。
下面列出的处理步骤是增量的。前面步骤中的扫描被进一步处理，以提供越来越统一的数据集。研究人员应确定哪种类型的处理数据最适合其计划用途。使用动态和定量协议获得的扫描数据都有四种类型的处理数据。使用静态协议获取的扫描只有两种类型的处理数据（见下文）。
1. CO-REGISTERED DYNAMIC
　　密歇根大学的质量控制从所有网站下载原始PET图片。原始图像将转换为标准文件格式。从图像文件中提取单独的帧用于配准。注射后30至60分钟采集6个5分钟帧（ADNI1）或4个5分钟帧（ADNI GO/2）。每个提取的帧被共同配准到原始图像文件的第一提取帧（在注入后30-35分钟获得的帧）。将基本帧图像和五个共配准帧（或定量研究中的所有共配准帧）重新组合成一个共配准动态图像集。这些图像集具有相同的图像大小（例如128×128×63）和体素尺寸（例如，2.0×2.0×2.0 mm），并且与原始PET图像数据保持相同的空间方向。这被称为“本地（native）”空间。这些文件以DICOM格式上传到LONI。只有在上述协议1或3下获得的PET扫描才会有这种类型的处理图像集。综上所述，带有“共同配准动态”系列描述的PET图像集与原始PET图像数据有两个主要区别：1）单独的帧相互联合配准，以减少患者运动的影响；2）图像文件采用DICOM格式。
2. CO-REGISTERED, AVERAGED
　　这种类型的处理图像集是通过对上述“共同配准动态”图像集的6个5分钟帧（或定量研究的最后6个帧）的平均值生成的。这将在native空间创建一个30分钟的PET图像集。如上所述，只有在上述协议1或3下获得的PET扫描才会有这种类型的条目。
3. CO-REG, AVG, STANDARDIZED IMAGE AND VOXEL SIZE
　　每个受试者从其基线PET扫描获得的共同配准平均图像，然后重新定向到标准的160×160×96体素图像网格中，其中体素为1.5 mm立方体素。这个图像网格的方向是使被摄体的前后轴平行于AC-PC线。在LOI搜索程序中，这被称为“AC-PC”空间。这个标准化的图像可以作为该主题的所有PET扫描的参考图像。每次PET扫描（基线研究以及所有后续研究（6个月扫描、12个月扫描等）的单个帧共同配准到该基线参考图像中。通过在一个步骤中从原始图像数据到标准化空间的联合配准，只需要对图像数据进行一次插值，从而将插值导致的分辨率降低保持在最小值，并且对于所有扫描都是相同的。从“AC-PC”共同配准的帧中生成平均图像，然后使用特定于受试者的遮罩对强度进行标准化，以便遮罩内的体素平均值为1。图像的空间方向（AC-PC）和强度标准化都将作为后续分析的起点。有了标准化的图像矩阵，不同扫描仪型号的PET数据可以更容易地进行比较。值得注意的是，在这些图像集中，只有扫描的空间重新定向和强度标准化。没有非线性的扭曲甚至是大脑尺寸的线性缩放都没有应用到这些图像上。
4. CO-REG, AVG, STD IMG AND VOX SIZ, UNIFORM RESOLUTION
　　上述图像是平滑处理的结果。每个图像集都使用扫描仪特定的滤波函数（可以是非各向同性滤波器）进行过滤，以生成均匀各向同性分辨率为8 mm FWHM的图像，这是ADNI中使用的最低分辨率扫描仪的近似分辨率。来自高分辨率扫描仪的图像集比来自低分辨率扫描仪的图像集更平滑。具体的过滤功能是根据在认证过程中获得的Hoffman phantom PET扫描确定的。

来源：https://blog.csdn.net/qq_31537885/article/details/123800138
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