脑功能磁共振成像数据的相关性研究

发布时间：2020-07-12 06:42

【摘要】：针刺是我国传统医学的瑰宝,在中医体系中占有重要的地位。但是,针刺治疗的机理至今尚未被阐明,这阻碍了针刺在世界上的传播和应用。在西方许多国家,针刺尚处于替代医学或辅助医学的地位。功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)是目前脑影像领域使用最广泛的无损伤性活体脑功能检测技术。运用脑功能磁共振成像技术分析针刺对于人体脑功能产生的影响并科学地阐述针刺机理对推动针刺的研究具有重要意义。本文针对针刺穴位与大脑之间的联系,深入研究了脑功能磁共振成像数据的稳态相关性分析方法,并依据数据特征提出一种动态相关性分析方法,最后将两类方法综合应用于针刺效应的研究,实验结果为中医认为的针刺具有持续性效应提供了新的影像学证据。本文的主要工作包括: 1.研究了脑功能磁共振成像数据的稳态相关性分析方法,并验证了基于模型/数据驱动的方法在任务/静息状态相关性研究中的有效性。使用SPM5(statistical parametric mapping 5)中的一般线性模型分析方法研究了正常人在3.0T(tesla)磁共振成像设备中由经典棋盘格视觉刺激引起的大脑活动变化。实验结果显示双侧视觉皮质被激活,与生理解剖结果相吻合。使用局部一致性分析方法和基于皮尔逊相关系数的分析方法研究了AIDS(acquired immune deficiency syndrome)患者在静息态下大脑功能的异常。实验结果显示早期AIDS患者可能存在轻度认知障碍,与临床行为病理学研究结果相吻合。 2.针对任务状态到静息状态过渡过程的脑响应研究,提出了一种基于多尺度相关系数统计特征的动态相关性分析方法——多尺度动态功能连接(multi-scale dynamic functional connectivity,MDFC)。仿真实验分别在不同信噪比、不同相位条件下对本文提出的方法进行了分析。实验结果表明该方法可以准确反映出两时间序列间的相位关系和相关程度的动态变化,且具有很好的鲁棒性。 3.针对中医针刺是否存在后效应的问题,提出综合运用稳态相关性分析方法和动态相关性分析方法开展针刺脑功能磁共振成像研究。将局部一致性稳态相关性分析方法应用于针刺太冲穴后和针刺伪穴后的静息态脑功能磁共振成像研究;将基于多尺度相关系数统计特征的动态相关性分析方法应用于针刺全过程的脑功能磁共振成像研究,两种方法的研究结果一致阐明针刺穴位引起了大脑中与穴位相关脑区的功能活动,这些神经活动在拔针之后依然存在,为中医认为的针刺具有持续性效应提供了新的影像学证据。
【学位授予单位】：解放军信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：R445.2
【图文】：

功能磁共振成像,数据采集

自愿参与此项研究。2. 数据采集设备采用河南省人民医院的西门子3.0T TrioTim 超导磁共振成像设备，如图1所示。采集任务刺激下的功能磁共振成像数据，扫描参数如下：层厚为3mm，共36层，重复时间TR=3000ms，回波时间 TE=30ms，矩阵为 64 64，反转角度为90°，视野为 200 200

空间位置,大脑

重采样技术对所有图像进行校正。本实验中，8个被试的头动控制均在有效范围之内（平移在1.0mm之内，旋转在1.0°之内）。图4（a）、（b）分别给出了其中1个被试的校正参数，横坐标为时间（以scan为单位），纵坐标为偏离初始位置的强度大小（平移位置以mm为单位，旋转以°为单位）。(a) 平移参数(b) 旋转参数图 4 空间位置校正参数2.2.4.2 空间标准化在进行被试间比较时，由于不同被试间脑结构在解剖学上存在一定的差异，需要将大小、形状各异的被试脑图像映射到标准脑上。图5给出了某个被试大脑标准化后的结果，其中图5(a)是脑图谱在三个方向上的标准切片图，图5(b)是该被试大脑标准化后的结果图，

脑图,视觉刺激,实验模型

图 5 标准脑与实际脑图2.2.4.4 模型设计与估计本实验共有两个状态（棋盘格刺激状态和静息状态），图6(a)给出了静息状态的设计模型，图6(b)给出了刺激状态的设计模型，横坐标为时间（以scan为单位），纵坐标为回归量。根据式(7)对全脑所有体元进行模型参数估计。(a) 静息状态模式(b) 刺激状态模式图 6 视觉刺激实验模型2.2.4.5 统计分析与结果讨论1. 统计分析本实验所关心的是视觉刺激与静息之差在每个体元上激活，根据式(12)构造统计检验

【参考文献】