Master's Thesis

Visualization of fMRI data with respect to data quality assessment

Final Thesis 5.93 MB Appendix 18.66 kB

Author of thesis: Ing. Petra Podhorná

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Michal Mikl, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jan Valošek, Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis focuses on quality control (QC) of functional magnetic resonance imaging (fMRI) data. Due to the low signal-to-noise ratio and the sensitivity of the BOLD signal to motion, physiological, and technical artifacts, the detection of low-quality data is essential for valid interpretation of results. The aim of this thesis was to design and implement an interactive software tool in MATLAB for visualization and quality assessment of fMRI data. Using the SPM toolbox, a graphical user interface was developed that combines interactive anatomical slices, BOLD signal time courses, FD and DVARS metric plots, spatial maps of tSNR and SNS, a binary brain mask, and a summary QC map. The tool was evaluated on data provided by the MAFIL CEITEC MU laboratory in four scenarios focused on the effect of preprocessing, motion artifacts, a technical artifact in multi-echo data, and the SNS metric. The results showed that the tool enables the identification of problematic time points, localization of regions with reduced signal quality, and comparison of data quality across different processing stages. The proposed solution represents a practical tool for interactive fMRI data quality control in MATLAB

Keywords:

fMRI, data quality, artifacts, visualization, MATLAB, SPM, Framewise Displacement, DVARS, tSNR, BOLD signal, SNS, Carpet plot

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Studentka prezentovala výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Prof. Augustynek položil otázku: Cílem je poskytnout software pro vědeckovýzkumného pracovníka? Ing. Jakubíček, Ph.D. položil otázku: Jak hodnotíte aplikovatelnost v MATLABu v porovnání s Pythonem? K čemu bude software sloužit v praxi? Jak počítáte SNR? Jaká je dostupnost dat? Proč byl software testován pouze na 4 subjektech? Zabývala jste se možnostmi paralelizace výpočtů a využití GPU? Jak dlouho trvá celý výpočet? Co byste v práci udělala jinak (vzhledem k současným poznatkům, které jste z práce získala)? Ing. Lázňovský, Ph.D. položil otázku: Jaké je možné vylepšení práce do budoucna? Studentka obhájila diplomovou práci a odpověděla na otázky členů komise a oponenta.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Bioengineering (MPC-BIO)

Composition of Committee

prof. Ing. Martin Augustynek, Ph.D. (předseda)
Ing. Roman Jakubíček, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Martin Králík (člen)
Ing. Jakub Lázňovský, Ph.D. (člen)
Ing. Petra Nemčeková (člen)

Supervisor’s report
Ing. Michal Mikl, Ph.D.

Diplomová práce se zabývá tvorbou vizualizačního nástroje pro prohlížení a kontrolu kvality fMRI dat. Cílem bylo vytvořit software s grafickým rozhraním v prostředí Matlab, který by sloužil především komunitě používající matlabovský toolbox SPM. Prohlížeč kombinuje vizuální inspekci 4D dat, a to při možnosti zobrazit několik datových sad současně, kombinovanou s několika metrikami hodnocení kvality fMRI dat, které mohou pomoci identifikovat problematické voxely nebo časové vzorky s výskytem artefaktů apod. Vývoj nástroje byl průběžně konzultován a splňuje tedy očekávání a věřím, že bude využitelný nejen lokální neurovědní komunitou, ale i širší komunitou uživatelů toolboxu SPM. Text práce je zpracován přehledně a splňuje požadavky kladené na závěrečné práce. Formální i jazyková úroveň práce je velmi dobrá a rozsah se mi jeví jako přiměřený. Studentka si byla sama schopna dohledat relevantní zdroje a přicházela s vlastními návrhy funkcionality a implementace. Pravidelně se také účastnila konzultací.
Práce splnila zadání a celkově ji hodnotím jako velmi zdařilou a doporučuji k obhajobě. Points proposed by supervisor: 97

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jan Valošek, Ph.D.

viz přiložený soubor Points proposed by reviewer: 100

Grade proposed by reviewer: A

File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 384,81 kB

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová