IU的Psychological & Brain Science部门每个学期都进行着各式各样的项目在招募志愿者。这些实验的范围从面对面采访，调查问卷，基于电脑的任务，再到跟机器人互动，头戴EEG(脑电图描记器)在校园逛一圈，或戴着VR头显在MRI(核磁共振成像)里玩刺激的游戏。大部分都是有偿的。去年我在参加了一个神经语言学相关的实验，需要被试者躺在核磁共振里完成一系列语言学的任务。在完成长达一小时的枯燥的反复的语义理解任务后，我获得了一张包含我自己的脑成像光盘，以及40刀现金。

这几天我把光盘找了出来，在网上找了教程，把这些数据转换成3D模型，用3D打印机打印出了我的大脑。

主要参考的是Nikki Marinsek的How to 3D print your brain(阅读原文). Nikki这篇教程写于2015年，那会儿3D打印还没有现在这么普及，价格也相对较高。遵循她的教程所建的模型，左右半脑是分开的，我猜这可能跟她有神经动力学PhD的背景有关。虽然Nikki在2017年对她的教程做了更新，但距离现在也有1年多了。我在这个教程中做了一些更新，并且加入了新的步骤。

第一步：准备

去Psychological and Brain Science逛一圈，看看墙上有哪些用到MRI的实验在招募志愿者。邮件联系负责人，预约时间，完成MRI实验，获取关于你的脑成像。读取光盘，把文件夹传到自己的电脑里。检查是否含有名为DICOM的文件夹，并且进入子目录，查看是否含有后缀为.dcm的文件。

如果你的文件都有.dcm后缀，请直接跳过以下内容。

我的DICOM文件夹里有200多个无后缀文件，可能跟我使用的电脑是MacOS有关，Windows和Linux不清楚。接下来我们用OsiriX Lite把这些文件转换成.dcm。

下载OsiriX Lite，需要输入邮箱，下载链接在邮件里。下载完成后，打开OsiriX Lite:

Import -> DICOM (选取的是整个文件夹) -> Export -> 得到一个新的包含所有.dcm文件的文件夹

需要注意的是，最好是T1类型的解刨成像。如果你不知道自己的脑部成像类型，可以问问给你做实验的人。

第二步：配置

下载并安装FreeSurfer，这是一个由哈佛计算神经影像实验室开发的开源软件，用于分析和可视化结构性或功能性脑部成像。仅限Linux和MacOS，不支持Windows。如果你的电脑操作系统是Windows，可以使用虚拟机。具体步骤我在这里不做阐述，google一下就有。

MacOS

1. 下载FreeSurfer，点此(https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/fswiki/DownloadAndInstall)进入下载页面。

2. 双击运行FreeSurfer的安装包，留意README里的内容，我看到的是这样：

在Terminal中输入：

$> touch ~/.bash_profile; open ~/.bash_profile

修改你的.bash_profile，把README中的指令复制进去。根据使用情况的不同，.bash_profile的内容也有所差异。以下是我的：

3. 下载XQuartz(https://www.xquartz.org), 以便运行FreeSurfer。

4. 获取FreeSurfer的License(https://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/registration.html)。填完之后会收到一份邮件，讲附件license.txt保存到FreeSurfer文件夹中。在MacOS里，FreeSurfer在Application中。如图：

Linux

1. 打开Termianl，输入以下指令：

$> tar -C /usr/local -xzvf freesurfer-Linux-centos6_x86_64-stable-pub-v6.0.0.tar.gz

2. bash下输入：

$> export FREESURFER_HOME=/usr/local/freesurfer

$> source $FREESURFER_HOME/SetUpFreeSurfer.sht

tcsh下输入：

$> setenv FREESURFER_HOME /usr/local/freesurfer

$> source $FREESURFER_HOME/SetUpFreeSurfer.csh 

在电脑上安装并配置好FreeSurfer后，要指定数据的路径(这一步MacOS和Linux都需要)

bash(MacOS中Terminal自带bash)：

$> export SUBJECTS_DIR=

tcsh：

$> setenv SUBJECTS_DIR

在MacOS中，可以直接把文件拖到temrinal中，获取路径。

第三步：建模

打开Terminal，输入以下指令建立FreeSurfer：

$> source /Applications/freesurfer/SetUpFreeSurfer.sh  

$> recon-all -i -subjid -all  

举个例子，如果选择DICOM文件夹中名为IM-0001-0020.dcm的文件，该文件路径是/Users/hotthoughts/Desktop/brain/DICOM/IM-0001-0020.dcm 。假设用于储存模型的新文件夹命名为my_3d_brain的话，我们输入的指令如下：

$> recon-all -i /Users/hotthoughts/Desktop/brain/DICOM/IM-0001-0020.dcm -subjid my_3d_brain -all

接着需要调用recal-all函数来建模，把改成DICOM文件中的任意一个.dcm文件的路径，是用于储存建模数据的新文件夹的名字。

完成这一步后，如果一切顺利的话，后台就会开始分析数据并且给你的大脑建3D模型了。这一计算过程的耗时可能需要5～20小时。在Macbook Pro 256GB 16RAM上，我只花了大概5个小时。

切记不要让电脑在计算过程中进入睡眠状态。我使用Amphetamine来保持电脑活跃，在App Store中可以下载。Linux的话，推荐Caffeine.

分析完成后，所有输出数据都在你之前命名的文件夹中。在Termianl中进入子文件夹surf ，里面含有脑部表面重建的所有文件。我们需要把文件的格式转换到可用于3D打印的 .stl格式。用以下指令：

$> mris_convert lh.pial lh.pial.stl

$> mris_convert rh.pial rh.pial.stl

注：你需要懂一点shell，在terminal中进入surf。再执行这两条命令。换句话说，你需要位于surf目录下才能执行这两条命令。

以上分别转换了你的左右半球。

第四步：打印

优化大脑表面

目前我们的lh.pial.stl和rh.pial.stl还是比较粗糙的(如下图)，用其他工具让脑子的表面磨皮使其光滑。我在这里介绍用Meshlab的Laplaican Smooth。点此(http://www.meshlab.net/#download)下载Meshlab。

用Meshlab打开lh.pial.stl，在上方工具栏，Fliters -> Smoothing, Fairing and Deformation -> Laplaican Smooth。在弹出窗口点击apply，然后保存。对rh.pial.stl重复这个步骤。

合并左右半球

左右半球的3D模型已经可以打印了，但是，我们也可以把左右半球合成一个完整的大脑。我用的是Meshmixer来合并两个3D模型。点此(http://www.meshmixer.com/download.html)下载Meshmixer。

下载完成后，再Meshmixer中打开lh.pial.stl，再导入rh.pial.stl。点击Combine，左右半球就合并成一个完整的?了。

导出，保存。可以打印了！

送去3D打印

我自己没有打印机，所以考虑了两种途径：

1. 使用3D打印服务的初创公司，例如3DHub，Shapeways等。优点是可选择的打印材料非常之多，缺点是价格高，时间久。

2. 在学校的3D打印实验室打印。优点是便宜，快捷。缺点是可选择打印材料只有几种。

如果你是IU的，可在这里(https://3dprint.uits.iu.edu)查看IUTS 3D Print Lab使用的器材和打印材料。

点此(https://3dprint.uits.iu.edu/request/index.html)提交打印请求。价格是$0.2每克。如果重量不满5刀，则会收取5刀的费用。

以下是我询问IUTS 3D Print Lab打印大脑的价格：

提交完请求后，工作人员会给你回邮件协商。协商满意后，要去给CrimsonCard充足够的钱，工作人员会在CrimsonCash上扣除相应的钱。打印好了工作人员会给你发邮件。我的大脑隔了一周才打印好。成品超级好，打印材料我选的Pearl(珍珠白)，这是IUTS 3D Print Lab提供的最接近大脑的颜色了。当然如果你选择专业的3D打印公司，会找到接近大脑肤质的粉色材料。

如有任何3D建模/打印的疑问，欢迎后台留言。

(谢谢)