丘腦是人體大腦里最重要的結(jié)構(gòu)之一,它調(diào)控大腦區(qū)域內(nèi)感覺與運(yùn)動(dòng)信號(hào)的傳遞,此外它還與意識(shí)、睡眠與警覺的調(diào)節(jié)有緊密關(guān)系。目前已經(jīng)有一系列研究表明,一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病會(huì)引起丘腦結(jié)構(gòu)狀態(tài)的改變,如阿茲海默癥（Alzheimer disease,AD）與前背核團(tuán)、帕金森癥（Parkinson’s disease,PD）與丘腦底核、精神分裂癥（Schizophrenia）與背內(nèi)側(cè)核、癲癇（Epilepsy）與前核等。上述病癥可通過以丘腦核團(tuán)為靶區(qū)進(jìn)行手術(shù)治療,如深度腦刺激（Deep Brain Stimulation,DBS）就是一種以刺激丘腦皮層神經(jīng)通路來恢復(fù)神經(jīng)功能的手段,然而確定手術(shù)靶區(qū)需要丘腦核團(tuán)的準(zhǔn)確定位,傳統(tǒng)方法使用解剖圖譜作為模板,但是個(gè)體具有差異性,丘腦核團(tuán)的具體位置、大小、形狀因人而異,因此采用解剖圖譜作為活體丘腦核團(tuán)定位模板有很大的局限性。本文設(shè)計(jì)了一種基于腦連接的丘腦功能分區(qū)方法。丘腦分區(qū)即是對(duì)丘腦的體素進(jìn)行無監(jiān)督聚類的過程,首先使用彌散張量成像（Diffusion Tensor Imaging,DTI）進(jìn)行纖維追蹤以獲得活體大腦內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接信息,其次針對(duì)復(fù)雜非線性的丘腦皮層結(jié)... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

丘腦解剖結(jié)構(gòu)

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文2圖1-2丘腦皮層連接示意圖近年來，醫(yī)學(xué)成像技術(shù)為無創(chuàng)地構(gòu)建丘腦功能分區(qū)提供了新的途徑[8][9]。彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)基于測量大腦組織水分子彌散性質(zhì)得到組織信息，并且可以重建出纖維束，表征不同區(qū)域之間的結(jié)構(gòu)連接[9]。彌散(Diffusion)是指分子的隨機(jī)性不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，基于分子在空間中沿特定方向擴(kuò)散的程度情況，又分為各向同性(Isotropic)和各向異性(Anisotropic)。各向同性指分子的運(yùn)動(dòng)向各個(gè)方向的機(jī)會(huì)是均等的，例如在純水中，水分子的彌散為各向同性彌散以及腦灰質(zhì)中水分子的彌散也近似各向同性。各向異性指分子的彌散具有方向性，如腦白質(zhì)中，水分子的彌散方向總與纖維束走行方向一致。在傳統(tǒng)的彌散加權(quán)成像(DiffusionWeightedImaging,DWI)中一般使用3個(gè)梯度方向就足以估計(jì)出擴(kuò)散張量軌跡或者平均擴(kuò)散率(MeanDiffusivity)。DTI為了更全面地反映組織在各個(gè)方向上的水分子擴(kuò)散情況，在基于6個(gè)或更多方向上施加擴(kuò)散敏感梯度常根據(jù)擴(kuò)散張量，可以計(jì)算出各向異性分?jǐn)?shù)(FractionalAnisotropy,FA)、相對(duì)各向異性分?jǐn)?shù)(RelativeAnisotropy,RA)、容積比指數(shù)(VolumeRatio,VR)等指標(biāo)。此外，通過估計(jì)擴(kuò)散張量的主方向能夠推斷腦白質(zhì)的纖維連通性，據(jù)此重建腦纖維束走行，稱之為纖維跟蹤(Tractography)[11]。近年學(xué)界也提出了一些其他模型如擴(kuò)散峰度成像(DiffusionalKurtosisImaging,DKI)、擴(kuò)散譜成像(DiffusionSpectrumImaging,DSI)、高夾角分辨率擴(kuò)散磁共振成像(HighAngularResolutionDiffusionImaging,HARDI)、Q球成像(Q-ballImaging)。目前基于DTI的丘腦功能分區(qū)研究方向主要分為兩類，一是根據(jù)擴(kuò)散張量來進(jìn)行定量研究，計(jì)算包括MD、FA、RA等指標(biāo)，二是根據(jù)擴(kuò)散張量重建神經(jīng)系統(tǒng)纖維和功能束的走行方向

第二章彌散張量成像理論7圖2-1Stejskal-Tanner序列示意圖其中b為彌散敏感系數(shù)，計(jì)算公式為：222()3bGδ=γδ(2-5)D為彌散系數(shù)，γ為磁旋率，大小為42MHz/Tesla，δ為彌散梯度脈沖持續(xù)時(shí)間，G為彌散梯度脈沖強(qiáng)度；Δ為彌散梯度脈沖間隔時(shí)間。彌散系數(shù)直接反映組織的彌散特性，為衡量生物組織中分子彌散程度的絕對(duì)值。DWI通常使用表觀彌散系數(shù)（ApparentDiffusionCoefficient,ADC）來表示測得的生物組織整體結(jié)構(gòu)特征的彌散系數(shù)，反映水分子的彌散能力，ADC是水分子移動(dòng)的自由度，在正常腦組織中，水分子向三維空間各個(gè)方向擴(kuò)散的量有差異，存在各向異性擴(kuò)散，因此取三個(gè)不同方向的DWI所測的ADC平均值，以此消除各向異性干擾，ADC計(jì)算公式如下：01ln()kkSADCbS=(2-6)其中0表示沒有加梯度脈沖的信號(hào)強(qiáng)度值，表示從方向N上施加梯度脈沖時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度值，b為彌散敏感系數(shù)。2.2.3彌散張量成像彌散張量成像利用水分子在組織中的彌散各向異性，通過測量六個(gè)或者六個(gè)以上方向的梯度脈沖獲取彌散加權(quán)成像，然后計(jì)算出圖像在體素上的張量。在Basser[30][31]等人的工作中提出了使用擴(kuò)散張量來描述各向異性擴(kuò)散現(xiàn)象，在此模型中，擴(kuò)散張量由多變量正態(tài)分布得到：131(,)exp{}4(4)||TrDrPrttπtD=(2-7)其中彌散張量是一個(gè)二階的協(xié)方差矩陣：


本文編號(hào)：3569376