丘腦是人體大腦里最重要的結構之一,它調控大腦區(qū)域內感覺與運動信號的傳遞,此外它還與意識、睡眠與警覺的調節(jié)有緊密關系。目前已經有一系列研究表明,一些神經系統疾病會引起丘腦結構狀態(tài)的改變,如阿茲海默癥（Alzheimer disease,AD）與前背核團、帕金森癥（Parkinson’s disease,PD）與丘腦底核、精神分裂癥（Schizophrenia）與背內側核、癲癇（Epilepsy）與前核等。上述病癥可通過以丘腦核團為靶區(qū)進行手術治療,如深度腦刺激（Deep Brain Stimulation,DBS）就是一種以刺激丘腦皮層神經通路來恢復神經功能的手段,然而確定手術靶區(qū)需要丘腦核團的準確定位,傳統方法使用解剖圖譜作為模板,但是個體具有差異性,丘腦核團的具體位置、大小、形狀因人而異,因此采用解剖圖譜作為活體丘腦核團定位模板有很大的局限性。本文設計了一種基于腦連接的丘腦功能分區(qū)方法。丘腦分區(qū)即是對丘腦的體素進行無監(jiān)督聚類的過程,首先使用彌散張量成像（Diffusion Tensor Imaging,DTI）進行纖維追蹤以獲得活體大腦內部結構連接信息,其次針對復雜非線性的丘腦皮層結... 

【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：56 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

丘腦解剖結構

東南大學碩士學位論文2圖1-2丘腦皮層連接示意圖近年來，醫(yī)學成像技術為無創(chuàng)地構建丘腦功能分區(qū)提供了新的途徑[8][9]。彌散張量成像(DiffusionTensorImaging,DTI)基于測量大腦組織水分子彌散性質得到組織信息，并且可以重建出纖維束，表征不同區(qū)域之間的結構連接[9]。彌散(Diffusion)是指分子的隨機性不規(guī)則運動，基于分子在空間中沿特定方向擴散的程度情況，又分為各向同性(Isotropic)和各向異性(Anisotropic)。各向同性指分子的運動向各個方向的機會是均等的，例如在純水中，水分子的彌散為各向同性彌散以及腦灰質中水分子的彌散也近似各向同性。各向異性指分子的彌散具有方向性，如腦白質中，水分子的彌散方向總與纖維束走行方向一致。在傳統的彌散加權成像(DiffusionWeightedImaging,DWI)中一般使用3個梯度方向就足以估計出擴散張量軌跡或者平均擴散率(MeanDiffusivity)。DTI為了更全面地反映組織在各個方向上的水分子擴散情況，在基于6個或更多方向上施加擴散敏感梯度常根據擴散張量，可以計算出各向異性分數(FractionalAnisotropy,FA)、相對各向異性分數(RelativeAnisotropy,RA)、容積比指數(VolumeRatio,VR)等指標。此外，通過估計擴散張量的主方向能夠推斷腦白質的纖維連通性，據此重建腦纖維束走行，稱之為纖維跟蹤(Tractography)[11]。近年學界也提出了一些其他模型如擴散峰度成像(DiffusionalKurtosisImaging,DKI)、擴散譜成像(DiffusionSpectrumImaging,DSI)、高夾角分辨率擴散磁共振成像(HighAngularResolutionDiffusionImaging,HARDI)、Q球成像(Q-ballImaging)。目前基于DTI的丘腦功能分區(qū)研究方向主要分為兩類，一是根據擴散張量來進行定量研究，計算包括MD、FA、RA等指標，二是根據擴散張量重建神經系統纖維和功能束的走行方向

第二章彌散張量成像理論7圖2-1Stejskal-Tanner序列示意圖其中b為彌散敏感系數，計算公式為：222()3bGδ=γδ(2-5)D為彌散系數，γ為磁旋率，大小為42MHz/Tesla，δ為彌散梯度脈沖持續(xù)時間，G為彌散梯度脈沖強度；Δ為彌散梯度脈沖間隔時間。彌散系數直接反映組織的彌散特性，為衡量生物組織中分子彌散程度的絕對值。DWI通常使用表觀彌散系數（ApparentDiffusionCoefficient,ADC）來表示測得的生物組織整體結構特征的彌散系數，反映水分子的彌散能力，ADC是水分子移動的自由度，在正常腦組織中，水分子向三維空間各個方向擴散的量有差異，存在各向異性擴散，因此取三個不同方向的DWI所測的ADC平均值，以此消除各向異性干擾，ADC計算公式如下：01ln()kkSADCbS=(2-6)其中0表示沒有加梯度脈沖的信號強度值，表示從方向N上施加梯度脈沖時的信號強度值，b為彌散敏感系數。2.2.3彌散張量成像彌散張量成像利用水分子在組織中的彌散各向異性，通過測量六個或者六個以上方向的梯度脈沖獲取彌散加權成像，然后計算出圖像在體素上的張量。在Basser[30][31]等人的工作中提出了使用擴散張量來描述各向異性擴散現象，在此模型中，擴散張量由多變量正態(tài)分布得到：131(,)exp{}4(4)||TrDrPrttπtD=(2-7)其中彌散張量是一個二階的協方差矩陣：


本文編號：3569376