基于静息状态的功能磁共振成像

基于静息状态的功能磁共振成像已经成为当前人脑功能研究的重要手段之一.本文首先介绍了基于静息状态功能磁共振成像人脑功能研究的历史和现状,包括对正常人脑功能的研究和对病理状态下的人脑功能异常研究.然后介绍了基于静息状态功能磁共振成像的两种主要的数据分析方法:功能连接分析和慢波振荡特性分析.     

人格特质的功能性磁共振成像研究进展

人格特质在横向比较及纵向变化程度上的差异性不仅对个体日常工作、学习、生活等方面有着重要影响,而且关系到个体心理健康水平的高低。自认知神经科学兴起以来,研究者开始借助功能性磁共振成像(fMRI)技术探讨人格特质与大脑内在功能构造之间的关系,本文就这一领域的研究进展进行综述。     

正常脑老化中静息态功能磁共振成像功能连接的研究进展

【摘要】静息态功能磁共振成像（fMRI）作为一种不需要任务刺激就能呈现功能脑影像的技术手段,在临床上被广泛应 用。基于静息态fMRI的静息态功能连接（RSFC）,作为一种重要的计算机辅助分析法,能够度量不同脑区的脑功能连接 强度,对脑老化相关的神经科学领域的研究具有重要意义。本文介绍了功能连接的基本概念,总结了近年来脑老化相关 的人脑功能连接的研究成果,最后提出了该研究领域存在的问题及未来的研究方向。     

探索大脑网络连接的几种方式——基于静息态功能磁共振数据

目的:在研究脑网络连接过程中,存在不同的连接方式。本文的目的在于探索不同连接方式之间的区别和特点。方法:利用3T磁共振设备,实验当中采集22个健康人静息态功能磁共振数据,依据运动控制过程当中的活动脑区,提取出前额叶皮层、运动联合皮层、基底节、初级运动皮层、初级感觉皮层、小脑中部及小脑侧面区域的时间序列。然后,分别利用Pearson相关、偏相关、偏最小二乘算法、格兰杰因果方程建模、结构方程建模方法来构建上述七个脑区之间的连接。最后,把由五种连接方法建立的结构图与运动控制过程当中的信号传递图做比较,以比较五种不同的连接方法。结果:实验结果表明在无向连接图里面,偏相关显示了较好的结果。在有向连接图里面,格兰杰因果方程建模与模板匹配更好。结论:在脑网络研究当中,不同的连接方法会对实验结果造成不同的影响。实际研究当中,应该结合实际的实验条件和目的,选择合理的连接方法。     

一种基于静息态功能磁共振成像的快速丘脑分割算法

目的 探讨基于静息态功能磁共振成像(fMRI)的快速有效的丘脑分割方法.方法 静息态fMRI技术是通过测量血氧水平依赖(BOLD)信号的变化间接反映神经元的活动情况.利用丘脑内部的BOLD信号相关并结合聚类分析算法将丘脑进行功能性分割.结果 丘脑被划分为7个区域,同一区域内信号相似度高.此分割结果与利用丘脑-大脑皮层的功能连接强度所得的分割结果相似.结论 静息态fMRI不仅可以分析丘脑-大脑皮层之间的功能连接,还可分析丘脑内部的功能特征.仅利用丘脑内部信息分割丘脑具有运算量小、计算速度快的优点.     

强迫症患者脑岛功能连接异常磁共振成像研究

目的:探讨静息态下强迫症患者脑岛的功能连接特点。方法:纳入符合DSM-IV强迫症诊断标准的患者32例及性别、年龄、教育年限相匹配的正常对照37例,采用Y-BOCS量表评定强迫思维、强迫行为严重程度,应用3.0T磁共振成像系统进行静息态数据扫描。以双侧脑岛为感兴趣区(ROI)进行全脑功能连接(FC)分析,比较强迫症组与正常对照组之间的功能连接差异,并分析差异脑区功能连接强度与临床症状之间的关系。结果:与正常对照组相比,强迫症患者组的左侧脑岛与右侧缘上回、右侧顶下回、右侧顶上回的功能连接增强(FDR校正,P<0.01);右侧脑岛与右侧岛盖部额下回、左侧缘上回、右侧缘上回、右侧中央后回的功能连接增强(FDR校正,P<0.05);进一步分析发现,右侧脑岛与右侧中央后回的功能连接强度与强迫行为得分呈负相关(r=-0.35,P<0.05)。结论:强迫症患者脑岛的功能连接网络模式可能存在异常。     

基于静息态功能磁共振图像的动态功能连接特征的智商预测

目的近年来越来越多的研究表明大脑不同脑区间的功能连接的动态波动具有生理意义,但关于智商(intelligence quotient,IQ)的相关研究较少。本文基于动态功能连接(dynamic functional connectivity,DFC)提取动态特征对智商进行评估,为智商预测探索新的特征参数和预测模型。方法基于97个儿童静息态功能磁共振图像(resting state functional magnetic resonance image,RS-fMRI),采用滑动窗相关计算方法构建DFC。基于DFC提取相应时域、频域特征,通过弹性网(elastic-net,E-Net)和最小角回归(least angle regression,LAR)算法建立智商回归模型进行个体智商预测,并通过置换检验验证其显著性。结果基于动态功能连接的特定频段(0.075~0.1 Hz)频域特征和波动均值特征,可以实现对智商的基本预测,且频域特征的表现优于时域特征。另外,基于LAR算法构建的预测模型的表现优于E-Net算法。结论个体脑功能连接随时间的动态波动足以预测个体智商,且特定频段的频域特征和LAR算法能够提高预测准确率,这可为个体智商评估研究和动态功能连接的应用提供新的思路。     

癫痫患者默认网络的静息态功能磁共振成像研究

目的:分析癫痫患者静息态fMRI下默认网络及其潜在结构的变化.方法:对15名临床诊断为原发全身强直痉挛癫痫患者和20名正常志愿者静息态时的fMRI数据进行独立成分分析,依据空间最佳匹配原则挑选独立成分,研究正常被试和癫痫患者的默认网络差异,并选定默认网络中11个脑区构建功能连接网络,运用图论和聚类方法探讨其潜在结构的改变.结果:与正常对照组相比,患者组默认网络的脑区激活普遍下降,功能连接网络发生明显变化,且整个网络呈现出混乱的层次化结构.结论:静息态下癫痫患者的默认网络及潜在的层次化结构发生异常.     

患有抑郁症的自杀个体大脑功能连接异常：静息态功能性核磁共振成像的证据

自杀是一个重要的公共卫生问题,精神障碍是自杀最重要的风险因素,尤以抑郁症与自杀关系密切。本文综述了与抑郁症自杀相关的静息态功能性核磁共振成像脑功能连接异常的相关研究,发现主要存在于默认网络和突显网络的功能连接异常可能作为抑郁症患者自杀行为的神经标记物,从而为自杀的预测、诊断及干预提供一定的依据。     

一氧化二氮中毒青年患者静息态功能磁共振局部一致性

目的应用静息态功能磁共振成像(BOLD-fMRI)技术研究一氧化二氮(N_2O)中毒的青年患者脑区局部一致性(ReHo)的变化特点,探究滥用N_2O所致神经毒性的机制。方法选取9名N_2O中毒后的青年患者组成病例组,另招募相匹配的12名健康青年志愿者组成健康对照组。对病例组及健康对照组均进行RS-fMRI扫描,并进行图像数据预处理,以ReHo值作为观测指标,分析并比较两组受试者间的差异。结果静息态下,与健康对照组相比较,N_2O中毒患者在双侧眶部额上回、双侧嗅皮质、右侧尾状核、右侧中央前回、右侧中央后回、右侧额中回、左侧中央旁小叶ReHo值减低(AlphaSim矫正,P0.05,voxels54),差异具有统计学意义。未发现有ReHo增高的脑区。结论 N_2O中毒患者出现了ReHo减低的脑区,表明N_2O中毒影响了神经兴奋的敏感性。RS-fMRI为进一步理解过量N_2O产生的神经毒性的病理学机制提供了依据。     

吸烟成瘾者戒烟前后的静息态功能磁共振研究

为了发现吸烟成瘾者在戒烟前后的脑功能特征改变,探索戒烟过程的神经生理理论基础,14名吸烟成瘾者同意戒烟并完成了试验,另外11名健康不吸烟的志愿者参与了对照试验。采取两因素混合实验设计方法,以静息态功能磁共振影像技术为技术手段,利用区域一致性算法来研究吸烟成瘾者在戒烟前后的神经活动及其与正常人之间的差异,并对这些差异进行组内与组间交互分析。戒烟两周后,在补充运动区、中央旁小叶、距状裂周围皮层、楔叶和舌回等区域的Re Ho值明显上升,意味着在这些脑区的神经活动同步性增强,而在楔前叶和后扣带回脑区同步性降低。在补充运动区、中央旁小叶、中央前回、中央后回、眶部额上回等脑区存在组间交叉效应。本研究结果显示吸烟成瘾者戒烟2周后在补充运动区的功能显著增强。     

偏头痛的患者之脑部结构与其它人不同

据美国BIOCOMPARE科技新闻网（2007／11／23）报道，一篇发表于2007年11月20日《神经病学》（Neurology）的文章，研究人员发现有偏头痛的人大脑皮层的部分区域较没有偏头痛的人厚。     

基于双模态磁共振成像和决策层融合的抑郁症辅助诊断

本研究提出一种基于结构和功能双模态磁共振成像数据融合的抑郁症分类算法,首先利用功能脑网络和深度学习网络分别提取功能和结构磁共振成像数据特征,并计算类概率,然后使用软投票法和加权投票法在决策层对两种类概率数据进行融合,充分提取功能与结构磁共振成像的数据信息,得到更加准确的分类效果。试验结果表明,数据融合方法可以显著提高抑郁症分类效果,获得91.34%的准确率和96.62%的召回率,更好地实现了抑郁症的辅助诊断与预后。     

静息态功能磁共振成像功能连接特异性指数模型在评估健康老年人认知分数中的应用

与传统量表法和任务态功能磁共振成像(fMRI)相比,静息态功能磁共振(rfMRI)在认知功能检测上有很大优势(特别是针对老年人),但脑老化功能影像学标记尚在探索中。提出功能连接特异性指数模型,试图与健康壮年人对照,分析健康老年人脑功能特异性,寻求区分认知分数的功能影像学指标,探索其分类认知分数优差的可能性,为替代提供研究基础。实验数据来自98名健康老年人和90名健康壮年人,前者来源于葡萄牙健康老年人认知功能的队列研究,在rfMRI扫描前,在认知量表测试分数最优和最差中,分别选出55名和43名作为实验组;后者数据来自哈佛医学院GSP影像组学,年龄在18～35岁之间,在rfMRI扫描前的认知功能评价分数居中,作为对照组。首先,对rfMRI预处理后,计算每人全脑功能连接,构建以脑区为单位的功能连接特异性指数模型,分析老年人脑功能连接与壮年人的偏移程度,统计、对比获得对优、差分数敏感的标志性脑区;然后,以其特异性指数值形成特征向量;最后,应用概率神经网络(PNN)模型对优、差分数组进行分类和N折交叉验证以检验所建指数模型的分类能力。健康老年人脑功能连接特异性指数模型可定位于健康老年人认知分数敏感的标志性脑区,分别处于额叶、颞叶、顶叶中的5个脑区;以这些脑区的指数为特征向量,可有效地区分优、差认知分数,准确度可达81.7%。通过对评价指数的建模并联合机器学习方法,可为rfMRI评估健康老年人认知分数提供有效的评价指标和新方法。     

功能磁共振成像熵连接工具箱的研制

目的:为了分析不同脑区间功能磁共振成像（fMRI）信号的效应连接状况,研制一个可计算时间序列间熵连接的工具箱。方法:在Windows环境下,MATLAB平台中编写熵连接代码,利用图形用户界面进行工具箱界面开发,通过设计控件的属性、编写回调函数及调用MATLAB内置程序计算熵连接。结果:该工具箱可实现时间序列间熵连接的计算,并可对结果进行统计分析。用户可输入已生成的脑区fMRI信号时间序列,也可以通过本工具箱生成感兴趣脑区的时间序列,进行计算熵连接。结论:该工具箱易于操作,界面友好,可极大地提高科研人员的效率。     

基于静息态功能性磁共振成像的个体认知多标签分类

目的与单标签分类相比,多标签分类在现实世界中更为常见。在神经影像学领域,对个体认知单标签分类的研究有很多,但是却没有关于个体认知多标签分类的研究。本研究尝试运用机器学习多标签分类算法,利用静息态fMRI数据,对个体认知进行多标签分类研究。方法基于390名(≥18岁)成年人的静息态fMRI数据,通过5种具有代表性的机器学习多标签分类算法:ML-kNN、hMuLab、LIFT、ML-LOC和GLOCAL对个人认知进行多标签分类,采用十折交叉验证进行训练和测试,并用多标签分类常用的评价指标进行结果的检验。结果这5种算法都能用于静息态fMRI的多标签分类研究,且经过算法对比发现hMuLab算法的分类效果最好。结论本研究成功地将多标签分类算法应用于神经影像学领域并对个体认知进行多标签分类,且通过算法对比发现样本的邻域信息对分类结果很重要。     

基于功能连接算法的斜视性弱视儿童静息态功能磁共振成像的研究

目的探索斜视性弱视儿童脑功能区及其功能连接的改变,揭示斜视性弱视的发生与脑功能改变的相关性。方法在静息态下采集22位斜视性弱视儿童和10名健康儿童脑功能磁共振图像,利用DPARSF软件计算全脑与ROI功能区的连接系数,并应用t检验对实验组和健康对照组进行组内和组间功能连接系数分析。结果发现斜视性弱视儿童部分脑功能连接低于正常对照组的相应脑区连接,这些功能区主要分布于枕叶、颞叶、小脑后叶、顶叶、额叶、扣带回等脑区。结论基于静息态的f MRI的脑功能连接算法可以反映斜视性弱视儿童视皮层的变化和多脑区神经活动的变化。     

功能磁共振成像在认知神经科学中的应用

功能磁共振成像提供了一种无创的、在活体中间接检测神经活动的神经成像方式.功能磁共振成像技术在视觉、听觉以及记忆等认知神经科学领域取得了明显进展,其中包括通过任务或刺激模式下特定的实验设计,定位与这些认知过程相关的活动皮层区、发现某些疾病与功能丧失的联系,以及应用静息态功能磁共振成像对脑功能连接的探讨.本文还讨论了目前研...     

大脑功能磁共振成像基础研究进展

大脑功能区的定位一直是基础研究学者研究的热点，近年来功能磁共振成像(fMRI)作为一种新型无损伤技术，为大脑功能的基础研究提供了一个新的途径。fMRI以其高分辨成像技术适时反应脑神经活动时的功能变化，藉以了解在生命状态下大脑不同区域的主要功能和疾病时的功能改变。这是目前人们所掌握的唯一无侵入、无创伤、可精确定位人脑高级功能的研究手段：广义上fMRI方法包括脑血流测定技术、脑代谢测定技术、     

基于RS-fMRI功能连接分析方法探讨腰椎间盘突出症致慢性腰腿痛脑机制的研究进展

【摘要】静息态功能磁共振成像（RS-fMRI）技术对阐释人类复杂脑网络提供了新媒介,尤其是在神经损伤脑机制分析方面取得了长足发展。腰椎间盘突出症（LDH）所致的慢性腰腿痛病变可引起大脑结构和功能的重塑。RS-fMRI技术对澄清大脑是如何参与慢性疼痛的调节机制方面发挥了重要作用,并有望为治疗LDH所致的慢性腰腿痛提供神经影像学指导。本文主要综述RS-fMRI脑功能连接分析方法在LDH所致的慢性疼痛中的最新应用进展,以期为临床治疗及研究LDH提供新思路。