基于高阶扩散张量成像算法的帕金森病例数据分析

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1、硕士学位论文论文题目：基于高阶扩散张量成像算法的帕金森病例数据分析作者姓名许优优指导教师冯远静教授学科专业控制科学与工程所在学院信息工程学院提交日期2015年4月18日浙江工业大学硕士学位论文论文题目基于高阶扩散张量成像算法的帕金森病例数据分析作者姓名：许优优指导教师：冯远静教授浙江工业大学信息工程学院2015年4月浙江工业大学学位论文原创性黄明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研巧工作巧於得的研究成果。除文中已经加标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或ｉｆｃ体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的

2、争位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中巧巧确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名；杞日期：＞５：年ｉ月日Ｉ学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阔和借阅。本人授权浙江工业大学可＾＾１将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密回。＂＂（请在ｔｉｉ＞

3、上相应方框内打Ｖ）ＷＴ年月Ｉ作者签名：日期；日＞＜＾导师签名的ｉｒ年：＞追日期：月／日DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterParkinson'sDiseaseCasesDataAnalysisBasedOnHigh-orderDiffusionTensorImagingAlgorithmCandidate:XuYouyouAdvisor:Prof.FengYuanjingCollegeofInformationEngineeringZhejiangU

4、niversityofTechnologyApril2015浙江工业大学硕士学位论文基于高阶扩散张量成像算法的帕金森病例数据分析摘要以基于扩散张量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)方法的各项异性(FractionalAnisotropy,FA)和平均弥散系数(MeanDiffusion,MD)值为指标研究黑质区域是帕金森综合(症Parkinson'sDisease,PD)病理研究的新方法。但由于DTI方法存在无法重构复杂纤维的问题，该病理研究方法存在以下两个方面的问题：第一，DTI方法存在交叉区域纤维方向估计精度不高的问题，第二，帕金森综合症病理

5、研究指标单一。本文针对以上两个问题，基于高阶张量纤维方向估计和病理研究指标进行深入研究并提出相应的解决办法。本文的主要工作和成果如下：1．针对DTI方法的纤维方向提取困难问题，提出高阶张量反卷积非负约束方法(Non-negativeConstraintedHighOrderTensorDeconvolution,HOT-SD)。采用模拟数据和实际数据与CT-FOD(CartesianTensorfiberorientationdistributions)和球面反卷积(ConstrainedSphericaldeconvolution,CSD)方法进行角度分辨率、角度误差和

6、交叉区域对比实验。结果表明，HOT-SD方法具有更高角度分辨率和更强鲁棒性优势。2．为了获得基于HOT-SD模型的脑纤维结构重构效果，进行流线型确定性跟踪算法。模拟数据和实际临床数据与Q-ball(Q-ballImaging)方法的对比结果表明，基于HOT-SD的确定性跟踪算法在脑纤维重构方面具有更强的稳定性。3．针对缺乏科学的病理研究方法问题，提出基于高角度分辨率扩散磁共振成像(HighAngularRusolutionDiffusionImaging,HARDI)的广义各项异性(GeneralizedFractionalAnisotropy,GFA)和纤维各项异性峰值

7、(GeneralFractionalAnisotropyPeak,GFApeak)以及基于纤维束的均方位移(Mean-squaredDisplacement,MSD)指标和纤维平均密度Density指标。重构黑质区域的脑纤维并将各项指标与DTI和Q-ball对比。假设检验法的分析结果表明，帕金森综合症患者在黑质区域表现出FA、GFA、GFApeak、MSD和Density存在显著性差异的特征。本文针对现有纤维方向估计和病理研究存在的问题进行讨论，并提出相应的解决办法。为了验证方法的可靠性，由华中科技大学同济医学院附属协和医院神