基于静息态fMRI的ICA方法的研究及其在精神分裂症中的应用

发布时间：2017-05-19 14:01

  本文关键词：基于静息态fMRI的ICA方法的研究及其在精神分裂症中的应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：脑的功能活动是维持人体的基本生理状态以及完成高级功能活动的基础。脑功能活动的异常或紊乱将导致脑或其它部位疾病的发生。因此,脑功能的研究一直是生物医学研究的热点。功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,f MRI)技术能够在正常的生理状态下无创、动态的观察人脑的功能活动,目前已经被广泛应用于人脑功能活动的研究中。其中,静息态f MRI由于其操作简单,病人易于配合等优点得到广泛应用,尤其对于难以完成实验任务的病人。静息态f MRI数据的分析方法有很多种,如功能连接、脑网络分析等。在这些分析方法中都需要预先选定一个或多个感兴趣区(region of interest,ROI),目前常用的ROI选取方法主要有:基于先验知识人为确定ROI和基于数据驱动的独立成分分析(independent component analysis,ICA)方法。其中ICA具有不依据先验知识、客观性高等优点。然而,ICA方法也存在一些不足,例如,当设定的成分个数不同时,ICA分离出的成分是有差异的,造成研究结果的不一致。因此,根据不同研究的需要,如何在ICA分离出的成分中确定有效的独立成分是目前亟待解决的问题。本论文拟通过设定不同的成分数,通过选取不受成分数影响的独立成分作为有效的ICA成分。另外,进行f MRI数据分析时,一般会采用滤波的手段尽可能去除噪声信息,目前对于人脑静息态f MRI的数据分析的滤波范围主要集中在0.01~0.08Hz内。然而,不同的脑功能状态,其神经活动的频段范围是有差异的,不同的频段范围包含不同的脑功能信息。因此,所有研究都采用相同频段进行分析会造成有效信息的丢失。本论文将在全频段范围内通过分频段的方法对静息态f MRI数据进行ICA分析,确定不同研究的最佳频段范围。最后,本论文将以上两个方法相结合对精神分裂症进行研究。结果发现左侧颞下回(inferior temporal gyrus,ITG)、右侧颞下回(inferior temporal gyrus,ITG)、右侧眶部额上回(orbitofrontal cortex superior,ORBsup)、左侧内侧额上回(superior frontal gyrus medial,MPFC)的功能出现异常,而且左侧颞下回同时与其它三个脑区存在显著性的功能连接异常。结果表明,利用本论文的方法能够准确的确定与情绪紊乱、记忆缺损等相关的脑区,并与精神分裂症的临床病症相关。
【关键词】：独立成分分析 功能磁共振成像 功能连接 精神分裂症
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R749.3;R445.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 缩略语对照表12-14
• 1 引言14-21
• 1.1 大脑功能研究14-16
• 1.2 功能连接常用的研究方法16
• 1.3 国内外研究现状16-18
• 1.4 本论文的主要研究工作18-19
• 1.5 本论文的结构安排19-21
• 2 功能磁共振数据分析的基础原理21-32
• 2.1 功能磁共振成像技术21-24
• 2.1.1 BOLD-fMRI成像的原理22-23
• 2.1.2 功能磁共振成像的特点23-24
• 2.1.3 功能磁共振成像的应用24
• 2.2 静息态功能磁共振成像技术24-26
• 2.3 独立成分分析26-32
• 2.3.1 独立成分分析方法的原理27
• 2.3.2 独立成分分析方法的数学模型27-29
• 2.3.3 独立成分分析在fMRI中的应用29-32
• 3 有效的ICA成分的确定和最佳频段的选择32-45
• 3.1 改进原理33-34
• 3.2 数据预处理34-37
• 3.3 有效的ICA成分的确定37-41
• 3.3.1 独立成分分析——设定四种不同的成分数37-39
• 3.3.2 研究结果39-41
• 3.4 最佳频段的选择41-43
• 3.4.1 独立成分分析——分频段研究41-42
• 3.4.2 研究结果42-43
• 3.5 讨论43-45
• 4 改进的方法在精神分裂症中的应用45-55
• 4.1 精神分裂症的研究现状45-46
• 4.2 研究对象46
• 4.2.1 精神分裂症患者组46
• 4.2.2 正常人对照组46
• 4.3 数据采集46
• 4.4 研究方法46-51
• 4.4.1 数据预处理47
• 4.4.2 独立成分分析47-50
• 4.4.3 功能连接50-51
• 4.5 结果51-52
• 4.5.1 确定ROI51
• 4.5.2 确定脑区间具有显著异常的连接51-52
• 4.6 讨论52-55
• 5 总结与展望55-59
• 5.1 总结55-57
• 5.2 展望57-59
• 参考文献59-63
• 个人简介及在学期间发表的学术论文与研究成果63-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王一牛,罗跃嘉;前额叶皮质损伤患者的情绪异常[J];心理科学进展;2004年02期

  本文关键词：基于静息态fMRI的ICA方法的研究及其在精神分裂症中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：378858