MNI and Talairach atlas的坐标

原文地址：http://imaging.mrc-cbu.cam.ac.uk/imaging/MniTalairach

MNI(Montreal Neurological Institute)空间下的。MNI空间是基于大量的正常被试的MRI扫描得到的新的标准脑。Talairach脑是从著名的Talairach和Tournoux图谱解剖并且拍摄得到的。这个图谱有与Brodmann分区近似的标记，实际上，图谱就是作者看着Brodmann的图谱然后估计这些分区都在这些脑的哪些位置。

连线的线以及大脑的边线，手动的定义了一些标记。每个脑都缩放到似的标记与Talairach图谱相等位置匹配，这造成了不常用的250 个脑图谱。

他们接下来选取了另外的55个图像，并且将这些图像使用自动化的线性配准方法（Collins）配准到250个图谱上。然后将配准后的55个脑与250个脑进行平均，得到MNI305图谱。被试情况：全部为右利手，239M，66F，年龄23.4+/-4.1

MNI305是第一个MNI模板，现在的标准MNI模板是ICBM152，这个是152个正常MRI扫描用9个参数的仿射变换对准到MNI305上的平均结果。International Consortium for Brain Mapping（ICBM）将这个采用并作为他们的标准模板并且将其作为SPM99以及以后版本的标准模板。然后ICM制作了ICM452模板，有两个版本：版本1，air12是使用12个参数的AIR(自动图像配准)将452脑配准到MNI305上；warp5则是使用AIR进行仿射变换，并且使用5阶多项式非线性变形。但是ICBM452并没有使用的很广泛。

此外，MNI实验室的一个人叫Colin Holmes 的，扫描了27次，这些扫描互相对其并且平均来产生细节非常赞的MRI脑数据。得到的平均结果通向对准到MNI305上，然后就产生了‘colin27’。SPM96中采用的是这个模板作为标准模板。SPM的‘template’目录下的图像都是事先进行了8mm平滑后的。

的位置)，另外的一个位置上的不一致就是 -8 -76 -8，这个位置在MNI中铁定实在枕叶中了，但是在Talairach图谱中却落到了CSF里面。

这些差异在轴状面是不明显的，但是在冠状位是十分显著的。下面这个图显示的是MNI152 平均脑，旁边的是位置相同的Talairach图谱，同样都是在y=-4的位置，垂直线位于x=30mm，水平线位于Z=0, 73和-41的位置， 也就是Talairach脑AC的顶端和底端部。很明显，能看出啦，MNI中脑的顶端明显要高一点，颞叶相对来说更低而且更大。

SPM99以及后续的版本都使用的是MNI152，而spm96则是用的单个人多次扫描的数据。这也就意味着Talairach图谱并不能用SPM坐标很好的精确的表示。这就是问题的关键，目前应当还没有公布的MNI的图谱，也没有在MNI闹上进行的Brodmann区域的划分。相对比来说Talairach图谱则已经有很多相对精准的划分了。

在SPM中，作者将SPM分析的坐标认为是Talairach空间下，这是说这套坐标系是Talairach生成的，其原点位于前联合AC，并且前后联合AC/PC连线定义的平面，这里Z=0。实际上在MNI脑中，AC并不是准确的在0,0,0处，而是在下方4mm处。无论怎样，这并不意味着这个坐标与Talairach图谱的坐标完全匹配，因为这根本就不是一回事。

MNI坐标和Talairach坐标转换

现在我有一个陪准到SPM-MNI空间下的图像，那我怎么把坐标转换到相对应的Talairach的坐标。

好吧，只能说没有明确的方法。最主要的问题是这俩脑子形状差的太多了。尤其是颞叶部分，MNI脑中要打出去一截子。MNI已经用线性变换对准到Talairach脑上，但是由于脑子形状就不一样，所以根本不能得到好的陪准结果。所以一下两种是近似的坐标转化呢方法：

方法1：重做仿射变换

MNI-spm96-坐标转换到Talairach88-SPM95坐标

X’ = 0.88X-0.8

Y’ = 0.97Y-3.32

Z’ = 0.05Y+0.88Z-0.44″

function outpoint = aff_mni2tal(inpoint)
Tfrm = [0.88 0 0 -0.8;0 0.97 0 -3.32; 0 0.05 0.88 -0.44;0 0 0 1];
tmp = Tfrm * [inpoint 1] ‘;
outpoint = tmp(1:3)’;

当然也存在两点问题：

1、太简单了，就是我们并没有任何脑的扫描是Talairach图谱下的。SPM95虽然小于MNI脑，但是仍然很好的match Talairach图谱。

2、脑子的形状是不同的！简单的仿射变换，是的脑子的顶部被拉的太下了，所以产生了6mm的差。

 

方法二：MNI到Talairach非线性的变换

其中一个方法就是使用自动的非线性陪准将MNI陪准到Talairach脑上。举例来说可以使用SPM或者AIR的变形算法。但是仍然存在两个问题，

1、如上一方法的问题1,Talairach坐标系下的脑子我们只有一个尸体的样本，

2、非线性变换得到了非常复杂 的坐标变换。

另外则可以对不同脑区采用不同的方法。也就是下面我们要讲的。

为了得到合适的颞叶和脑子顶，我们使用了不同的缩放，在Z方向上，对于AC/PC线以上和以下的脑子，算法如下：

1、我们认为AC在MNI脑中的位置是正确的，因此这里不需要变换；

2、假设MNI脑子在对Y、Z进行旋转之后能够得到正确的位置；

3、使用SPM99显示工具，对MNI脑子和Talairach图像进行比较；

4、对比图谱mMNI脑子看上去向后倾斜，所以在矢状位，大脑小脑连线相对AC来说过于低。相似的，胼胝体的前端则过于高。因此我采用了0.05弧度的俯仰修正；

5、将MNI脑子的最上边对齐到图谱的脑子最上边，也就是在z方向上需要一个0.92的缩放，相应的前后对齐后，y方向需要0.97的缩放，左右对齐需要x方向0.99的缩放。

6、上述的变形可以得到还不错的效果，最起码脑子上面到AC/PC线这部分都对的上了。但是，ACPC线下面就不行了，MNI脑子的颞叶大大的拉下来了一块。所以这里又对这部分进行了另外的变换，和以上的方法一样，z方向上缩放个0.84；

算法如下：

Above the AC (Z >= 0):

X’= 0.9900X

Y’= 0.9688Y +0.0460Z

Z’= -0.0485Y +0.9189Z

Below the AC (Z < 0):

X’= 0.9900X

Y’= 0.9688Y +0.0420Z

Z’= -0.0485Y +0.8390Z

函数也可以直接从这下载：

http://imaging.mrc-cbu.cam.ac.uk/downloads/MNI2tal/mni2tal.m

http://imaging.mrc-cbu.cam.ac.uk/downloads/MNI2tal/tal2mni.m

这俩一个转换过去，一个转换过来。

切记，xyz是mm单位的。