基于DTI图论分析建立aMCI的计算机辅助诊断模型的研究

发布时间：2017-09-11 03:30

  本文关键词：基于DTI图论分析建立aMCI的计算机辅助诊断模型的研究

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【摘要】：全球老化速度加快，且发展中国家的老年人口增长率高于发达国家。年龄增加是老年痴呆症已知的最重要危险因素，65岁以上老年人，年龄每增加5岁，老年痴呆症的发病率就会增加一倍。由于老年痴呆症是一种退行性疾病，脑部损伤是一种不可逆过程，现有的老年痴呆症药物只能改变症状，无法真正改变进程，因此早期侦测和早期诊断老年人的认知状况，并早期介入治疗显得尤为重要。脑神经影像技术的出现，使人们可以无创的检查脑部结构和脑部代谢的变化。其中弥散张量影像（Diffusion Tensor Imaging, DTI）通过测量水分子在大脑内的弥散概率，进一步估测出脑白质神经走向，再利用神经径路追踪术，则可描绘出大脑结构的白质神经网络，直观的反映出随着人们认知能力下降所伴随的白质连接网络的变化。 本文以弥散张量影像为基础进行大脑结构网络拓扑属性分析，选择与认知表现分数相关性较大的结构网络特征，并基于这些特征建立认知表现分数预测模型，藉以客观地估测受试者的大脑认知能力。主要研究内容包括以下几个方面： （1）对52例正常老化者的DTI影像进行结构网络构建，采用图论分析法提取结构网络的特征，将提取出的所有特征与正常老化者的简单智能状态检查量表（Mini-Mental Status Examination, MMSE）分数进行相关性分析，选取与正常老化者认知表现分数高度相关的特征，基于这些特征建立正常老化者的认知表现预测模型，，并对模型的预测效能进行评估。 （2）对39例遗忘型轻度认知障碍（amnestic Mild Cognitive Impairment, aMCI）患者的DTI影像进行结构网络构建，采用图论分析法提取结构网络的特征，将提取出的所有特征与aMCI患者的MMSE分数进行相关性分析，选取与aMCI患者认知表现分数高度相关的特征，基于这些特征建立aMCI患者的认知表现预测模型，并对模型的预测效能进行评估。 （3）讨论正常老化者的认知表现预测模型和aMCI患者的认知表现预测模型对正常老化者和aMCI患者的分类效能，采用“留一交叉验证法（leave-one-outcross validation）”对两种预测模型的分类效能进行评估。 综上所述，本论文的学术价值体现在基于DTI影像的结构网络分析选取出的特征，可以作为一种新的生物标记指针，不仅可以基于这些特征建立正常老化者和aMCI患者的认知表现预测模型，并且可基于预测模型实现对正常老化者和aMCI患者分类，也可以为临床医生提供相关讯息，解释老化及疾病常发生在哪些脑区及脑区之间关联性的变化。
【关键词】：弥散张量影像 遗忘型轻度认知障碍 图论分析 认知表现 机器学习
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O157.5;R749.16
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-18
• 1.2.1 MMSE 量表11-12
• 1.2.2 基于 sMRI 的老年痴呆症研究12-15
• 1.2.3 基于静息态 fMRI 的老年痴呆症研究15-16
• 1.2.4 基于 DTI 的老年痴呆症研究16-18
• 1.3 本文主要内容18-22
• 第2章 结构网络构建与分析原理22-32
• 2.1 DTI 成像基本原理22-25
• 2.2 结构网络构建原理25-28
• 2.3 图论分析法28-32
• 第3章 正常老化认知表现预测模型的建立与评估32-46
• 3.1 研究材料32-33
• 3.2 DTI 影像采集33-34
• 3.3 预测模型建立方法34-38
• 3.3.1 结构网络的构建35-36
• 3.3.2 结构网络的预处理36
• 3.3.3 图论分析36-37
• 3.3.4 特征选择37-38
• 3.3.5 预测模型的建立与评估38
• 3.4 研究结果38-42
• 3.5 讨论42-43
• 3.6 本章小结43-46
• 第4章 aMCI 认知表现预测模型的建立与评估46-58
• 4.1 研究材料46
• 4.2 DTI 影像采集46-48
• 4.3 预测模型建立方法48-50
• 4.4 研究结果50-54
• 4.5 讨论54-56
• 4.6 本章小结56-58
• 第5章 正常老化与 aMCI 认知表现预测模型的分类性58-64
• 5.1 引言58-59
• 5.2 预测模型的分类效能59-61
• 5.3 讨论61-63
• 5.4 本章小结63-64
• 结论与展望64-66
• 参考文献66-74
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文74-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 伊慧明;江山;张敬;;基于纤维束示踪的空间统计方法研究进展及其应用[J];国际医学放射学杂志;2011年02期

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3 尹尚菁;杜鹏;;老年人长期照护需求现状及趋势研究[J];人口学刊;2012年02期

4 丁蓓;凌华威;王涛;黄娟;张欢;陈克敏;严福华;;采用基于纤维束示踪的空间统计分析方法观察阿尔茨海默病患者的脑白质改变[J];诊断学理论与实践;2013年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 姚志军;轻度认知障碍和阿尔兹海默病脑形态异常的磁共振影像研究[D];兰州大学;2011年

本文编号：828381