基于神经影像的脑功能网络连接技术及应用研究

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1、中图分类号：TP391论文编号：102870315-S036学科分类号：080402硕士学位论文基于神经影像的脑功能网络连接技术及应用研究研究生姓名赵翠花学科、专业测试计量技术及仪器研究方向生物信号采集与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一五年一月INanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringTechnologyandApplicationofBrainFunctionaln

2、etworkconnectivitybasedonneuroimagingAThesisinMeasurementtechnologyandinstrumentsbyZhaoCuihuaAdvisedbyProfessorTaoLingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2015II南京航空航天大学硕士学位论文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

3、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）作者签名：日期：III基于神经影像的脑功能网络连接技术及应用研究摘要生物医学信号属于强噪声背景下的低频微弱信号，是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号，人体生物信号的提取和处理是自然科学领域中难度最大的技术，对这门技术的研究已成为

4、信号处理领域的一个热门课题。近年来，随着各种神经成像技术和信息处理技术的不断发展，基于临床成像技术的信息提取和分析逐渐成为交叉学科的重要科学前沿，在临床上具有重要的价值。论文围绕静息态功能磁共振成像技术及其信号处理方法，对脑功能网络的激活、无向功能连接和有向效应连接技术进行了系统地分析，并将这三种处理技术应用于双相障碍和创伤后应激障碍的研究中。论文主要的研究内容和创新点如下：1.基于低频振幅的双相障碍脑激活模式研究。采用低频振幅技术提取具有同步性激活的脑区，从功能定位的角度分离出大脑功能异常的网络。结果显示，双相障碍患者静息态下的默认模式

5、网络（defaultmodenetwork，DMN）出现异常，表明DMN功能异常可能是双相障碍发病的病理生理机制之一，且DMN与思维障碍有关。2.基于独立成分分析的创伤后应激障碍静息态脑功能连接网络研究。基于盲源信号分析的独立成分分析技术，把每个具有同步性的网络作为一个独立成分提取出来，从多网络层面研究大脑功能网络的异常改变。研究发现背侧注意网络和自我参照网络功能连接特异性增高，默认模式网络功能连接降低。结果表明创伤后应激障碍的网络存在选择性异常连接，并且，此异常连接与患者的认知损伤及相关功能评价脑区有相关性。3.基于格兰杰因果分析的双相

6、障碍静息态脑效应连接网络研究。首先采用空间独立成分分析技术从多网络中分离出DMN网络，并从DMN内部提取8个关键脑区作为感兴趣区域，而后对这8个关键脑区进行格兰杰因果计算，从效应连接网络的角度研究大脑功能网络的异常变化。研究发现左侧楔前叶、右侧角回和右侧颞中回都可以驱动腹侧前额叶皮质，右侧颞中回可以驱动右侧楔前叶。结果表明双相障碍的思维障碍与情感障碍的部分脑区可以相互驱动，互为因果，并且楔前叶是思维障碍的关键脑区。关键词：静息态功能磁共振，脑功能网络连接技术，默认网络，低频振幅，独立成分分析，格兰杰因果分析，双相障碍，创伤后应激障碍IV南

7、京航空航天大学硕士学位论文AbstractBiomedicalsignalbelongstolow-frequencyweaksignalunderstrongnoisebackground.Itisunstablenaturalsignalsemittedbythecomplexorganisms.Theextractionandprocessingofhumanbiologicalsignalisthemostdifficultintheareaofthenaturalscience.Ithasbecomeahottopicsubje

8、ctofsignalprocessingfield.Inrecentyears,withthedevelopmentofneuroimagingtechniqueandinformationp