本文關(guān)鍵詞：大腦皮層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)方法研究及其在精神分裂癥中的應(yīng)用

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【摘要】：人類的大腦是已知的目前世上最為精密和復(fù)雜的實(shí)體系統(tǒng),從功能上講,大腦負(fù)責(zé)控制著個體的各種初高級行為,在結(jié)構(gòu)上,大腦擁有約1011個神經(jīng)元,和約1015個神經(jīng)突觸相互聯(lián)接這些神經(jīng)元。大腦皮層網(wǎng)絡(luò)有兩類結(jié)構(gòu)特點(diǎn),一類為少數(shù)的連接密集的節(jié)點(diǎn)集群(hub),另一類,是連接數(shù)遠(yuǎn)小于大腦平均連接數(shù)的節(jié)點(diǎn),而此類節(jié)點(diǎn)占腦中節(jié)點(diǎn)的大部分。正是由于這樣的結(jié)構(gòu)特征,所以使得人類大腦可以快速且低能耗的運(yùn)轉(zhuǎn)。研究中,人們發(fā)現(xiàn)連接密集的節(jié)點(diǎn)集群的一些已知的功能異常通常和它們所相關(guān)聯(lián)的精神疾病有著密不可分的聯(lián)系。雖然人們的對大腦功能連接的節(jié)點(diǎn)集群已經(jīng)能做了大量的研究,但是人們對大腦皮層的機(jī)構(gòu)連接仍然知之甚少。而基于磁共振成像數(shù)據(jù)的大腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)研究,一直以來都缺少一種基于體素水平的數(shù)據(jù)驅(qū)動研究方法來探究大腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的一些屬性。精神分裂癥是一種常見的重大精神疾病,而其病因至今仍尚未明確。目前對于精神分裂癥的診斷,大多都是依據(jù)患者的臨床癥狀,這是因?yàn)槟壳皩穹至寻Y仍然沒有一種有效而客觀的生理病理學(xué)標(biāo)記。目前,利用磁共振對精神分裂癥的研究多集中于功能磁共振與基于腦區(qū)的結(jié)構(gòu)磁共振形態(tài)學(xué)研究,而在這里,我們將提出一種大腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的基于體素水平的數(shù)據(jù)驅(qū)動研究方法。本文的主要研究工作包括如下兩個部分:1、根據(jù)先前研究結(jié)果,選取皮層厚度為大腦結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)指標(biāo),刻畫大腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的連接特征�？紤]到大腦皮層厚度可以反映神經(jīng)元細(xì)胞的尺寸、密度和排列情況,我們提出了一基于體素水平的數(shù)據(jù)驅(qū)動大腦結(jié)構(gòu)連接研究方法,即“大腦結(jié)構(gòu)連接密度圖譜”。我們首先利用網(wǎng)格頂點(diǎn)來建立大腦每個半球的灰質(zhì)白質(zhì)、大腦灰質(zhì)腦脊液表面模型,將大腦皮層分別確定為一個個體素,并測量皮層厚度信息。而兩個皮層體素之間是否存在連接,是根據(jù)在人群水平上這兩個體素是否存在顯著的共變一致性來確定。之后,根據(jù)大腦整體的連接情況,我們構(gòu)建了全局,局部和長程的大腦結(jié)構(gòu)連接密度圖譜,并驗(yàn)證了算法的穩(wěn)定可靠性。2、利用大腦結(jié)構(gòu)連接密度算法,我們對了精神分裂癥患者和健康被試的局部結(jié)構(gòu)連接密度圖譜和長城結(jié)構(gòu)連接密度圖譜進(jìn)行了對比研究。并將對比的差異結(jié)果投射至自動解剖標(biāo)記模版所對應(yīng)的腦區(qū)。本研究發(fā)現(xiàn)這些差異結(jié)果主要為,精神分裂癥患者的局部結(jié)構(gòu)連接密度在雙側(cè)額上回內(nèi)側(cè),額中回,額下回等腦區(qū)較正常被試較高,而中央前回、楔前葉、中央后回、顳上回和緣上回等腦區(qū)卻有著顯著低于健康被試的局部結(jié)構(gòu)連接密度。而精神分裂癥病人的長程結(jié)構(gòu)鏈接密度在額上回內(nèi)側(cè),額下回蓋部和楔葉等腦區(qū)較正常被試較高,而在中央前回、中央后回、腦島和枕中回等腦區(qū)卻有著顯著低于健康被試的長程結(jié)構(gòu)連接密度。這些腦區(qū)的異常與精神分裂癥病理息息相關(guān),意味著大腦結(jié)構(gòu)連接密度算法對于精神分裂癥患者的診斷、治療都具有很重要的意義。本研究的工作包括算法的提出和算法驗(yàn)證,以及算法在精神分裂癥患者數(shù)據(jù)中進(jìn)行的臨床數(shù)據(jù)的驗(yàn)證研究。這些研究結(jié)果都證實(shí)了大腦結(jié)構(gòu)連接密度算法的可靠、穩(wěn)定與實(shí)用性,為研究大腦結(jié)構(gòu)連接網(wǎng)絡(luò)帶來一種新的途徑。
【關(guān)鍵詞】：腦網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)連接 數(shù)據(jù)驅(qū)動 精神分裂癥
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R749.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)磁共振研究12-13
• 1.2.2 大腦皮層網(wǎng)絡(luò)研究13-15
• 1.2.3 精神分裂癥分析研究15-17
• 1.3 研究內(nèi)容和意義17-18
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)18-19
• 第二章 大腦皮層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)連接密度算法研究19-33
• 2.1 引言19
• 2.2 材料與方法19-23
• 2.2.1 被試19-20
• 2.2.2 數(shù)據(jù)采集20
• 2.2.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理20-21
• 2.2.4 大腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建21
• 2.2.5 全局結(jié)構(gòu)連接密度圖譜構(gòu)建21-22
• 2.2.6 局部結(jié)構(gòu)連接密度圖譜構(gòu)建22-23
• 2.2.7 長程結(jié)構(gòu)連接密度圖譜構(gòu)建23
• 2.3 結(jié)果23-29
• 2.3.1 全局結(jié)構(gòu)連接密度圖譜23-25
• 2.3.2 局部結(jié)構(gòu)連接密度圖譜25-27
• 2.3.3 長程結(jié)構(gòu)連接密度圖譜27-29
• 2.4 討論29-32
• 2.4.1 算法穩(wěn)定性評估29-31
• 2.4.2 算法效力評估31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章結(jié)構(gòu)連接密度算法在精神分裂癥中的應(yīng)用33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 材料與方法33-36
• 3.2.1 被試33-34
• 3.2.2 數(shù)據(jù)采集34
• 3.2.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理34
• 3.2.4 局部結(jié)構(gòu)連接密度圖譜構(gòu)建34-35
• 3.2.5 長程結(jié)構(gòu)連接密度圖譜構(gòu)建35
• 3.2.6 置換檢驗(yàn)評估35-36
• 3.3 結(jié)果36-40
• 3.3.1 精神分裂癥病人和正常被試局部結(jié)構(gòu)連接密度比較37-39
• 3.3.2 精神分裂癥病人和正常被試長程結(jié)構(gòu)連接密度比較39-40
• 3.4 討論40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-43
• 第四章 總結(jié)和展望43-45
• 4.1 本文總結(jié)43-44
• 4.2 展望44-45
• 致謝45-46
• 參考文獻(xiàn)46-54
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果54-55

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本文編號：1065209