脑功能磁共振成像数据的相关性研究

论文摘要

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。

论文目录

• 表目录
• 图目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 功能磁共振成像原理
• 1.3 脑功能磁共振成像研究
• 1.4 针刺脑功能磁共振成像研究
• 1.5 脑功能磁共振成像数据相关性研究现状
• 1.5.1 稳态相关性分析
• 1.5.2 动态相关性分析
• 1.6 课题研究内容与意义
• 1.6.1 课题研究内容
• 1.6.2 课题研究意义
• 1.7 论文结构与安排
• 第二章 脑功能磁共振成像数据的稳态相关性分析方法
• 2.1 常用相关性分析方法
• 2.2 一般线性模型分析方法及SPM5 的应用
• 2.2.1 一般线性模型分析方法
• 2.2.2 SPM5 简介
• 2.2.3 实验设计及数据获取
• 2.2.4 基于SPM5 的数据分析及结果讨论
• 2.3 局部一致性分析方法及在AIDS 患者认知障碍研究上的应用
• 2.3.1 局部一致性分析方法
• 2.3.2 实验设计及数据获取
• 2.3.3 数据分析及结果讨论
• 2.4 基于Pearson 相关系数的分析方法及在AIDS 患者认知障碍研究上的应用
• 2.4.1 基于Pearson 相关系数的分析方法
• 2.4.2 实验设计及数据获取
• 2.4.3 数据分析及结果讨论
• 2.5 小结
• 第三章 脑功能磁共振成像数据的动态相关性分析方法
• 3.1 基于时频分析的动态相关性分析方法
• 3.2 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
• 3.2.1 小波相关系数特征提取
• 3.2.3 小波相关系数特征曲线分析
• 3.3 方法验证
• 3.3.1 仿真实验设计
• 3.3.2 实验结果分析
• 3.3.3 结果讨论
• 3.4 小结
• 第四章 针刺脑功能磁共振成像数据的相关性分析
• 4.1 实验设计及数据获取
• 4.1.1 实验目标
• 4.1.2 实验材料
• 4.1.3 实验方案
• 4.2 基于局部一致性分析方法的针刺后效应研究
• 4.2.1 针刺脑功能磁共振成像数据预处理
• 4.2.2 局部一致性计算
• 4.2.3 统计分析
• 4.2.4 结果讨论
• 4.3 基于多尺度动态功能连接分析方法的针刺后效应研究
• 4.3.1 针刺脑功能磁共振成像数据预处理
• 4.3.2 小波相关系数统计特征曲线获取
• 4.3.4 特征分析
• 4.4 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录A AIDS 的弥散张量成像研究
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 一、个人简历
• 二、攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 三、攻读硕士学位期间的科研情况
• 致谢