基于脑结构网络的颞叶肿瘤患者脑功能重组特性研究

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1、中图分类号：R318.6论文编号：102870318-SX223学科分类号：083100硕士学位论文基于脑结构网络的颞叶肿瘤患者脑功能重组特性研究研究生姓名薛莉学科、专业生物医学工程研究方向医学图像处理指导教师陶玲副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年四月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonbrainfunctionalreorganizationofpatientswithtemporallobetumorbas

2、edonanatomicalbrainnetworkAThesisinBiomedicalEngineeringbyXueLiAdvisedbyTaoLingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringApril,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学

3、可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）南京航空航天大学硕士学位论文摘要颞叶对应听觉语言中枢系统，颞叶肿瘤患者通常表现出语言、听觉以及记忆等多方面的认知损伤，有研究显示，脑肿瘤引起的外周神经损伤会引起即刻或长期的脑功能代偿以及重塑，这是由于大脑本身存在的可塑性导致的。术前的脑功能代偿和重塑会影响脑肿瘤切除手术的治疗效果，因此在术前对脑肿瘤患者的结构重塑和功能重组现象进行分析是非常必要的。对于大脑功能特性的研究，传统的方法更多地是从结构或者功能某单一方面对大脑的功能改变以及可能存在的重塑进

4、行分析，缺少大脑功能和结构的关联性分析。本文基于弥散张量成像(DTI)技术，分析了颞叶肿瘤患者大脑结构网络的拓扑特性及肿瘤病灶对结构网络的影响，并结合静息态功能磁共振（fMRI）技术，探讨了大脑结构和功能的关联性、大脑结构的异常改变对功能的影响以及大脑功能存在的重组特性。论文的主要研究内容和创新点如下：1、基于弥散张量成像技术的大脑全局特性研究。分别构建健康志愿者和颞叶肿瘤患者脑结构网络，基于脑结构网络的全局及局部拓扑网络参数，分析肿瘤患者大脑结构的异常变化。研究结果发现患者的局部参数具有明显变化，全局参数中仅全局效率出现显著下降，其他参数未见明显改变，说明肿瘤病灶引起了大脑局部特性的改变，

5、但全脑的功能损伤并不显著，可能是因为大脑存在的结构重塑或功能重组机制，使得大脑的功能损伤得到代偿。2、基于结构子网络分析的纤维束重塑机制研究。依据确定性纤维束追踪得到的纤维束长度，将整个大脑分成三种不同子网络，基于大脑子网络全局参数特性，分析肿瘤病灶对大脑特定网络的影响。结果显示颞叶肿瘤会导致短距离子网络的全局效率升高，说明在局部区域出现纤维束再生，而在脑区之间的纤维束基本没有改变，说明大脑结构仅在局部区域出现重塑。3、基于重要核心脑区之间的连接特性研究。研究重要脑区之间的连接特性，分析信息传输通道的重组现象。联合DTI以及fMRI分析技术，基于核心节点之间的连接性分析方法，从大脑核心节点之

6、间的功能、结构以及有效连接变化等方面，对肿瘤患者大脑的信息传输通道的变化进行研究。研究结果显示核心节点的变化验证了大脑的代偿机制，且患者核心节点内部的信息流向较正常受试者变化显著，在颞叶肿瘤患者中，视觉认知变化引起情景记忆信息处理变化进而引起情绪波动的能力较正常对照组增强，患者组默认网络内部信息交互能力低于正常受试者。4、基于fMRI成像技术及功能模块网络分析的大脑功能和结构的关联性研究。采用ICA分析方法，将大脑分成6个不同功能模块，结合DTI功能模块网络分析结果，进一步探讨不同脑功能区域内部的结构网络特性以及功能连接，在此基础上分析颞叶肿瘤患者大脑结构的变化对I基于脑结构网络的颞叶肿瘤患

7、者脑功能重组特性研究脑功能的影响，以及患者可能存在的大脑功能代偿的机制。研究结果发现颞叶肿瘤患者的大脑出现了明显的代偿现象，发生代偿的主要功能区是额叶，对应自我参照网络。关键词：弥散张量成像，静息态功能磁共振，颞叶肿瘤，脑结构网络，功能重组II南京航空航天大学硕士学位论文AbstractTemporallobecorrespondstotheprimaryauditorycortex,patientswith