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《湖南师范大学》 2018年
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ALFF和脑连接方法在脑影像数据分析中的应用

田合兵  
【摘要】:人的大脑是由1011个神经元组成的高度复杂的系统,大脑某个功能的实现,一般认为是依赖多个脑区间的协同作用或是某个脑区的特定作用。在以往精神疾病的研究中,大多数的研究结果都集中在脑区或者是脑连接异常,这也恰好反映了大脑功能实现的机制。本文为了研究精神分裂患者的致病机制,对异常脑区和脑连接进行了分析。本文有下面三个主要工作:(1)异常脑区研究和功能连接分析:首先利用低频振幅(Amplitude of low-frequency fluctuation,ALFF)分析方法,对 44 名精神分裂症患者和33名正常对照的大脑功能磁共振成像(functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)数据进行研究,计算每位被试大脑BOLD信号在0.01HZ-0.08HZ频段内的平均振幅强度,并利用统计方法分析两组被试的差异。结果发现,患者异常的脑区主要位于额叶、颞叶、枕叶、顶叶、扣带回、丘脑,并且额叶处分布居多。然后采用基于种子点的相关分析方法对功能连接进行分析。选取ALFF异常体素数目最多的三个脑区:左侧额中回、右侧补充运动区、左侧顶上回作为感兴趣区(Regions of interest,ROI),利用Pearson相关分别构建这三个脑区到全脑的功能连接网络,通过统计分析发现患者功能连接.异常的脑区在额叶、颞叶、顶叶、枕叶都有分布,并且额叶处偏多。(2)Granger因果分析:效应连接分析可以刻画脑区间信息的流向,比功能分析更具有意义,Granger因果分析是根据变量之间的预测误差来进行效应连接分析。论文中选取左侧额中回、右侧补充运动区、左侧顶上回以及和它们在功能连接上显著异常的七个脑区:右侧额中回、左侧枕中回、左侧楔前叶、右侧角回、左侧补充运动区、左侧颞中回、左侧背外侧额上回总共十个脑区作为ROI,然后利用Granger因果分析法分析得到患者异常的效应连接。结果发现,存在显著差异的是患者左侧额中回和左侧背外侧额上回存在双向的效应连接,而正常人不存在。(3)Liang-Kleeman信息流因果分析:这种方法也是用来分析效应连接,根据变量边际熵的变化是否受到其他变量的影响来进行效应连接分析,它刻画的是变量间的信息传递,因此也更直接的反映了因果关系。应用这个方法对左侧额中回、右侧补充运动区、左侧顶上回、右侧额中回、左侧枕中回、左侧楔前叶、右侧角回、左侧补充运动区、左侧颞中回、左侧背外侧额上回这十个脑区进行效应连接分析。结果发现,这里得到的结果与格兰杰因果分析得到的结果是一致的,起到了相互验证的作用。本文从异常脑区、功能连接和效应连接三个不同的角度分析,更有利于帮助我们发现精神分裂症的致病机理。
【学位授予单位】:湖南师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:R749.3;R445.2

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