基于静息态fMRI数据的脑网络研究.doc

摘要：注意力缺陷多动障碍（Attention Deficit Hyperactivity Disorder，ADHD）是一种儿童生长发育过程中多种因素导致的神经系统疾病，它作为一种神经发育性精神障碍，严重影响了患者身心健康家庭和谐，给患者的工作学习带来极大的影响。本文利用静息态功能磁共振成像技术（Resting State Functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI），结合复杂网络分析方法，对ADHD儿童患者和正常儿童的脑功能连接网络进行了研究和分析。

首先，对所采集的静息态功能磁共振成像数据进行时间校正、头动校正、空间标准化和平滑等预处理；其次，使用皮尔孙相关分析法计算了脑区之间的关联矩阵；接着，根据图论的知识，选取合适的阈值建立脑功能网络，并计算相应的网络属性，得到了两组被试的平均度、平均路径长度、聚类系数；最后，本文分析了两例正常人（normal control，NC）和两例ADHD被试静息态功能磁共振成像数据的脑功能网络指标，计算了2个全局网络属性和1个网络节点属性，且通过两个网络全局属性分析比较了两组被试的网络属性，并分析了它们脑功能连接网络之间的差异。

结果表明，当使用合适的所选取的阈值进行脑网络的构建，相较于NC 组，在同一脑网络密度下ADHD患者的集聚系数发生了明显的降低，平均路径长度没有发现存在明显的差异，由此可知ADHD组的小世界属性相比于NC组有所下降。

关键词：静息态；功能核磁共振成像技术；脑网络；注意力缺陷多动障碍症；功能连接

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 引言-1

1.1.1 课题研究背景-1

1.1.2 课题研究意义-2

1.2 现阶段的研究现状-3

1.2.1 国内研究现状-3

1.2.2 国外研究现状-4

1.3 本文的主要结构-5

2 脑网络和复杂网络理论基础-6

2.1 脑网络简介-6

2.2 网络基本拓扑指标-6

2.2.1 用图表示网络-6

2.2.2 节点的度-7

2.2.3 平均路径长度-7

2.2.4 集聚系数-8

2.3 小世界网络简述-8

2.3.1 小世界网络理论的产生-8

2.3.2 小世界网络的性质-8

2.4 本章小结-10

3 fMRI技术理论基础和实验数据集简述-11

3.1 fMRI的基本理论-11

3.1.1 核磁共振成像原理-11

3.1.2 功能性核磁共振成像技术-11

3.2.1 AAL模板及其脑区划分简述-12

3.2.2 大脑的结构及其功能-13

3.3 ADHD及其诊断标准-15

3.3.1 ADHD及其临床症状-15

3.3.2 ADHD的致病因素及治疗方法-15

3.3.3 ADHD诊断标准-16

3.4 实验数据集的简述-16

3.4.1 数据集的采集-16

3.4.2 fMRI数据预处理-17

3.4.3 预处理结果及分析-18

3.5 本章小结-20

4 脑功能网络的构建与分析-21

4.1 研究方案-21

4.2 脑功能网络建模-21

4.2.1 功能连接的度量-21

4.2.2 阈值的设定-23

4.2.3 邻接矩阵的构建-24

4.3 结果分析与讨论-27

4.4 本章小结-31

5 总结与展望-32

参 考 文 献-33

致 谢-36