基于静息态功能磁共振成像的创伤后应激障碍脑连接研究

发布时间：2017-12-29 20:15

本文关键词：基于静息态功能磁共振成像的创伤后应激障碍脑连接研究　出处：《电子科技大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：创伤后应激障碍(post-traumatic stress disorder,PTSD)是在个体经历了重大创伤事件后所产生的一种精神障碍。机动车事故是一种常见的创伤性事件,据报道其引起的PTSD患病率约在25%~33%。PTSD主要症状包括对创伤事件的回避,反复体验和高唤醒。虽然关于PTSD的临床症状诊断比较成熟,但是其病理生理机制还不是很清楚。近些年来,随着功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)的兴起与其技术的发展,为探测PTSD病理生理机制提供了有效的途径。本文以静息态功能磁共振成像为载体,以大脑功能连接分析方法应用为主线,通过在局部与全局不同连接水平,以及功能连接与效应连接不同测量方式上对PTSD患者的大脑功能网络进行测量与分析,在网络层面上探测PTSD患者的神经病理生理机制。本文的主要研究工作包括以下四个部分:第一部分,通过使用基于种子点功能连接方法探索PTSD患者静息态异常功能连接。根据先前的研究结果,我们选取双侧脑岛各三个脑岛亚区作为种子点,通过皮尔逊相关计算探测种子点与全脑体素的功能连接强度,探索PTSD患者脑岛各个亚区的功能连接的异常。其中选取的种子点包括双侧腹侧前脑岛、背侧前脑岛和后部脑岛。结果显示,与健康对照组相比,PTSD患者在左侧腹侧前脑岛与前扣带皮层中表现出显著降低的功能连接。此外,PTSD患者在右侧后脑岛与左侧下顶叶和中央后回也表现出显著降低的功能连接。该结果表明脑岛在PTSD中有着非常重要的作用,并且为研究PTSD病理生理机制提供了新的见解。第二部分,使用独立成分分析(independent component analysis,ICA),在“全局”水平上研究PTSD患者大脑静息态网络内部和网络间大脑功能连接的异常。通过ICA分析,我们选取了八个网络,分别为:听觉网络、视觉网络、感觉运动网络、前部默认网络、后部默认网络、突显网络和双侧执行控制网络。结果发现,与健康对照被试相比,PTSD患者在听觉网络、感觉运动网络、前部默认网络和后部默认网络以及突显网络内有显著的功能连接异常。此外,PTSD患者还表现出突显网络和后部默认网络间功能连接的异常。该研究旨在从整体水平上研究PTSD患者脑网络的异常,发现PTSD患者脑网络的连接异常是广泛的并且具有选择性的。第三部分,我们使用一种快速的基于体素的数据驱动方法—功能连接密度(functional connectivity density,FCD)分析探测PTSD患者的短程功能连接密度(short-range FCD)和长程功能连接密度(long-range FCD)的异常。首先,我们使用数据驱动的方法计算了PTSD患者与健康对照组的短程和长程功能连接密度图谱,通过对比分析,结果显示PTSD患者的长程功能连接密度在左侧背外侧前额叶皮层有显著升高,但是没有发现短程功能连接密度存在异常。进一步,我们将背外侧前额叶作为种子点,通过基于种子点的功能连接分析方法探究PTSD患者功能网络的异常。相比于健康对照,我们发现PTSD患者左侧背外侧前额叶与左侧顶上小叶,双侧枕上回,以及双侧楔叶功能连接显著增强。本研究表明PTSD患者在额叶-顶叶环路和额叶-枕叶环路功能连接存在异常。第四部分,我们使用效应连接和单变量识别分析方法探索PTSD患者的病理生理机制。我们选择前扣带皮层亚区为种子点,包括膝前前扣带皮层、喙部前扣带皮层和背侧前扣带皮层作为种子点。首先使用格兰杰预测分析方法,研究前扣带皮层亚区和其它脑区间的效应连接。研究结果表明,与健康被试相比,PTSD患者从右侧脑岛和额下回到右侧喙部前扣带皮层效应连接显著降低,从左侧膝前前扣带皮层到楔前叶和右侧角回的效应连接也显著降低。此外,PTSD患者从内侧前额叶皮层到左侧背侧前扣带皮层的效应连接与健康被试相比有所增加。之后,我们采用单变量识别分析方法,发现右侧前脑岛到右侧喙部前扣带皮层异常的效应连接具有较高的敏感性和特异性可以对PTSD患者与健康被试进行分类,正确率达到80%。该研究为探测PTSD病理生理机制提供了一个新的途径。
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【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R445.2;R749.5

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