激活似然估計(jì)整合分析在醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)中的應(yīng)用
【摘要】 整合分析是針對(duì)一系列獨(dú)立研究結(jié)果進(jìn)行定量綜合分析的方法。自從1976年Glass在心理學(xué)研究中提出以來,該方法已經(jīng)在許多學(xué)科特別是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用。本文旨在以定量描繪被試者在扣指任務(wù)過程中激活腦區(qū)為例,介紹ALE方法在功能性磁共振影像數(shù)據(jù)研究結(jié)果整合分析中的應(yīng)用。激活似然估計(jì)整合分析是一種基于隨機(jī)效應(yīng)模型的腦區(qū)激活似然評(píng)估方法,它可以定量地分析已往的fMRI研究結(jié)果。其基本思想:通過計(jì)算各腦區(qū)體素的激活似然估計(jì)(ALE)值參數(shù)分布圖,定位那些穩(wěn)定激活的腦區(qū),再判斷被試者在這些任務(wù)條件下激活腦區(qū)聚類的-致性。具體步驟如下:首先通過Sleuth軟件檢索Medline、Embase、 CNKI等數(shù)據(jù)庫選定的33篇文獻(xiàn)(18fMRI和15PET)作為本文的研究數(shù)據(jù)(包含633個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)),然后使用GingerALE軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,最后利用Mango軟件顯示腦區(qū)的激活結(jié)果。本文將收集到的數(shù)據(jù)分成以下三組進(jìn)行分析:①將文獻(xiàn)中檢測(cè)到的所有激活腦區(qū)坐標(biāo)合并到一起;②把所有文獻(xiàn)按照扣指任務(wù)是否有節(jié)奏刺激劃分為聽覺刺激(20篇;381個(gè)坐標(biāo))、視覺刺激(6篇;95個(gè)坐標(biāo))和無節(jié)奏刺激(10篇;157個(gè)坐標(biāo))三組;③把所有文獻(xiàn)根據(jù)扣指任務(wù)的復(fù)雜程度分為右手簡(jiǎn)單的扣指(19篇;261個(gè)坐標(biāo))、右手多個(gè)手指有順序的扣指(14篇;240個(gè)坐標(biāo))和雙手扣指(4篇;88個(gè)坐標(biāo))三組。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在所有扣指任務(wù)下激活腦區(qū)主要聚類在初級(jí)感覺運(yùn)動(dòng)皮層、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、前運(yùn)動(dòng)皮層、雙側(cè)頂葉皮層、雙側(cè)基底神經(jīng)節(jié)和雙側(cè)小腦部分等腦區(qū);在有節(jié)奏刺激的扣指任務(wù)下得到的激活腦區(qū)與在復(fù)雜度不同的扣指任務(wù)下得到的激活腦區(qū)相比分布更為廣泛;并且驗(yàn)證了選擇不同復(fù)雜程度地扣指任務(wù)對(duì)大腦激活腦區(qū)的區(qū)域分布會(huì)有很大影響。
1緒論
對(duì)于某個(gè)相同的問題,不同學(xué)科領(lǐng)域的研究者們采用的研究方法不一,當(dāng)然得到的結(jié)果可想而知也會(huì)有所差異,有時(shí)甚至相反。雖然學(xué)科的交叉借鑒會(huì)對(duì)問題的研究帶來一定的幫助,但僅僅從單個(gè)相對(duì)獨(dú)立的研究結(jié)果來看一般是不能從實(shí)質(zhì)上解決問題的,更何況各種具有差異性的結(jié)果很可能會(huì)對(duì)該問題的進(jìn)一步分析產(chǎn)生一定的影響。在這時(shí),往往需要找到一種全面的有效的綜合分析方法。以往的分析方法通常只是從定性的角度來綜合分析不同的研究成果,它是將研究者的主觀判斷及把握融入其中,并且對(duì)問題的分析也并不透徹,不能從根本上提出解決問題的方法。而整合分析是一種能有效的、定量的、客觀的綜合性分析方法。它的主要思想是對(duì)不同的研究結(jié)果進(jìn)行定量的綜合分析,這些研究結(jié)果有著共同的研究目的,結(jié)果一般具有獨(dú)立性,只是由于研究方法的不同而導(dǎo)致結(jié)果各有差異。整合分析就能結(jié)合這些研究結(jié)果的差異特性,對(duì)這些研究結(jié)果做出更準(zhǔn)確的,更可靠的評(píng)價(jià)依據(jù),因此該方法具有一定的優(yōu)勢(shì)。首先,不同研究結(jié)果的合并分析能提高分析問題的準(zhǔn)確率,并能對(duì)各個(gè)獨(dú)立的結(jié)果的不一致性做出客觀評(píng)價(jià)。其次,,在整合分析中可以計(jì)算出各個(gè)研究效應(yīng)的衡量值,以此來定量地分析問題;同時(shí),能衡量和評(píng)價(jià)針對(duì)單個(gè)問題的研究方法的有效性,為更深入研究該問題提出可行性意見。
......
2整合分析的理論
2.1基本思想及步驟
運(yùn)用整合分析時(shí)需要有以下兩個(gè)前提條件:一是各個(gè)研究需要具有相同的研究目的和手段,二是多個(gè)研究所得的結(jié)果是相互獨(dú)立的。整合分析則是對(duì)各個(gè)獨(dú)立研究結(jié)果的定量的系統(tǒng)評(píng)價(jià),是系統(tǒng)評(píng)價(jià)的主要技術(shù)之一。所以在分析之前,需要搜集一些已發(fā)表或待發(fā)表的文獻(xiàn),并且這些文獻(xiàn)要具有可比性,不具可比性的文獻(xiàn)可忽略,然后在計(jì)算設(shè)定好的統(tǒng)計(jì)量值,對(duì)這些文獻(xiàn)所貢獻(xiàn)的信息進(jìn)行定量的分析和評(píng)價(jià)。其基本步驟如下:首先提出一些有待解決的問題,并且該問題是可以解決的;然后在數(shù)據(jù)庫中檢索有關(guān)文獻(xiàn),但這樣會(huì)搜集到大量的文獻(xiàn),其中一些無用的文獻(xiàn)會(huì)附加很多冗余的信息,對(duì)文章的分析帶來諸多影響,故將不滿足要求的文獻(xiàn)刪除掉;最后運(yùn)用軟件對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行綜合分析并得出相應(yīng)地研究結(jié)果。可以發(fā)現(xiàn),文獻(xiàn)資料分析得如何是整合分析的關(guān)鍵所在。整合分析一般都有以下兩種分析方法:定性的和定量的。
2.2統(tǒng)計(jì)分析過程
在進(jìn)行整合分析的過程中,要對(duì)搜集到的資料做異質(zhì)性檢驗(yàn),其原因是只有具有同質(zhì)性的文獻(xiàn)才能合并,才能比較。所以,異質(zhì)性檢驗(yàn)是有必要的,這樣一方面可以達(dá)到檢驗(yàn)的目的,另一方面可以使不同質(zhì)的文獻(xiàn)經(jīng)過處理后變成同質(zhì)性文獻(xiàn)。對(duì)應(yīng)異質(zhì)性檢驗(yàn)的另一種叫法是同質(zhì)性檢驗(yàn),它是指通過統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)檢測(cè)搜集到的各個(gè)研究結(jié)果是不是具有異質(zhì)性。這種檢驗(yàn)方法是一種定量的檢測(cè)方法,常用的檢驗(yàn)方法如下:通過圖法可直觀地將具有異質(zhì)性的異常點(diǎn)顯示在圖像上。該圖是以標(biāo)準(zhǔn)誤差的倒數(shù)為橫坐標(biāo),統(tǒng)計(jì)量效應(yīng)量除以它的標(biāo)準(zhǔn)誤差為縱坐標(biāo),有一條穿過原點(diǎn)的回歸線,并且距離這條回歸線上下兩個(gè)單位處做的置信區(qū)間的平行線。如果被檢驗(yàn)的研究結(jié)果不具有異質(zhì)性,則所得到的點(diǎn)落在兩條平行線之內(nèi)。研究結(jié)果通過了異質(zhì)性檢驗(yàn)之后,需要對(duì)合并的效應(yīng)量即統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)推斷。這里,值得注意的是,研究結(jié)果在進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn)之后會(huì)存在兩種結(jié)果:一種是存在同質(zhì)性,一種是存在異質(zhì)性。如果各文獻(xiàn)研究結(jié)果具有同質(zhì)性,則可以用固定效應(yīng)模型將其研究結(jié)果直接加權(quán)后整合進(jìn)行分析。固定效應(yīng)模型基于兩種形式的文獻(xiàn),計(jì)量文獻(xiàn)和計(jì)數(shù)文獻(xiàn)。
2整合分析的理論.....5
2.1基本思想及步驟....5
2.2統(tǒng)計(jì)分析過程...........6
3激活似然估計(jì)整合分析..........13
3.1ALE統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算..13
4結(jié)果分析.......19
4結(jié)果分析
為了確定扣指的復(fù)雜度對(duì)已得到整合分析結(jié)果的影響,首先將復(fù)雜度分為五個(gè)不同等級(jí):1、右手單個(gè)手指扣指;2、右手手指簡(jiǎn)單有順序的扣指;3、右手手指按復(fù)雜的順序扣指;4、雙手手指簡(jiǎn)單有順序的扣指;5、雙手手指按復(fù)雜的順序扣指,接著記錄了聽覺vs視覺與節(jié)奏刺激vs無節(jié)奏刺激這兩組在這五個(gè)復(fù)雜等級(jí)中的得分,然后針對(duì)聽覺組的得分平均值為1.919和視覺組的得分平均值為1.125進(jìn)行了單樣本t,兩組數(shù)據(jù)不存在顯著差異, 接著也對(duì)節(jié)奏刺激組的得分和無節(jié)奏刺激組的得分行了單樣本t檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)這兩組數(shù)據(jù)也沒有顯著性差異. 從以上結(jié)果可以看出,聽覺組和視覺組檢驗(yàn)的P值小于給定的閾值, 這也說明一些潛在的誤差引入了整合分析中,因此,將來的功能磁共振成像對(duì)研究聽覺vs視覺和扣指復(fù)雜程度的關(guān)系有很大的作用。
............
5總結(jié)與期望
從本文研究結(jié)果可以看出,所有扣指任務(wù)下得到激活的腦區(qū)都與控制運(yùn)動(dòng)的腦區(qū)有關(guān),包括有初級(jí)感覺運(yùn)動(dòng)皮層、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、基底神經(jīng)元和小腦,在早期的研究中,初級(jí)感覺運(yùn)動(dòng)皮層和輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)都只是控制一些簡(jiǎn)單自發(fā)行為的腦區(qū),但是,最近的研究表明在執(zhí)行單手復(fù)雜有序和雙手的扣指任務(wù)過程中這些腦區(qū)都很明顯地激活了,另外有研究表明,輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)的活動(dòng)和更高級(jí)的運(yùn)動(dòng)處理功能有很大關(guān)的關(guān)聯(lián),包括運(yùn)動(dòng)的發(fā)起、規(guī)劃、模仿、和協(xié)調(diào)等;咨窠(jīng)元的活動(dòng)通常與簡(jiǎn)單的重復(fù)運(yùn)動(dòng)和復(fù)雜有序的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系在一起,而小腦的激活往往是在運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)備、執(zhí)行和選擇過程中較明顯。除了以上腦區(qū)在扣指任務(wù)中激活腦區(qū)一致聚類性較高外,還有運(yùn)動(dòng)前區(qū)和頂葉皮層也同樣被一致激活,運(yùn)動(dòng)前區(qū)皮層在把感覺信息轉(zhuǎn)換成恰當(dāng)?shù)匦袨檫^程中起著很大的作用,頂葉皮層激活主要是由聽覺和視覺等刺激行為引起的。有節(jié)奏刺激與所有扣指任務(wù)整合得到激活腦區(qū)差不多一致,用激活似然估計(jì)整合分析的方法在三組聽力、視覺和無刺激中都發(fā)現(xiàn)初級(jí)感覺運(yùn)動(dòng)皮層,補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)區(qū),小腦前部被激活圖。并且在最近的研究中也發(fā)現(xiàn),在做各種不同的運(yùn)動(dòng)任務(wù)時(shí)這些腦區(qū)也是被激活的。而對(duì)于基底神經(jīng)元,這三組并沒有一致的結(jié)果。聽力和無刺激這兩組發(fā)現(xiàn)殼核和丘腦兩個(gè)腦區(qū)被激活,而視覺這一組的結(jié)果發(fā)現(xiàn)左外側(cè)蒼白球被激活。這些結(jié)果表明當(dāng)任務(wù)與聽力有關(guān)時(shí),基底神經(jīng)元也可能處于激活狀態(tài)。
............
參考文獻(xiàn):
[1] 何寒青,陳坤. Meta分析中的異質(zhì)性檢驗(yàn)方法[J]. 中國(guó)衛(wèi)生統(tǒng)計(jì). 2006(06)
[2] 朱含涌,韋龍靜,于辛辛,喻東山. 模糊數(shù)學(xué)Meta分析的理論與方法研究[J]. 藥物流行病學(xué)雜志. 2002(06)
[3] 郭秀娥,徐勇勇,張高魁. 臨床試驗(yàn)四格表資料Meta分析的Bayes方法[J]. 第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào). 2000(06)
本文編號(hào):11794
本文鏈接:http://sikaile.net/guanlilunwen/tongjijuecelunwen/11794.html