發(fā)布時(shí)間：2019-09-16 12:42

【摘要】：目的觀察孤獨(dú)癥患者和正常人全腦功能網(wǎng)絡(luò)的差異。方法將30例孤獨(dú)癥患者和30名正常人分為兩組,行靜息態(tài)fMRI采集,數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,利用自動(dòng)解剖標(biāo)記模板分割大腦區(qū)域,提取時(shí)間序列信號(hào),計(jì)算腦區(qū)間的相關(guān)性�；趶�(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論計(jì)算各種圖論指標(biāo)。對(duì)兩組指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果孤獨(dú)癥患者全腦功能網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩燥@著改變,聚類性顯著降低,最短路徑長度縮短;同時(shí)整體效率顯著升高,局部效率/模塊化和中介中心性降低。結(jié)論與正常人相比,孤獨(dú)癥患者全腦網(wǎng)絡(luò)功能整合能力升高,而功能分離能力所下降;全腦網(wǎng)絡(luò)異常有助于理解孤獨(dú)癥患者腦功能障礙。
【圖文】：

圖１圖論法分析流程近年，圖論法廣泛用于研究人類大腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和功能網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋵傩�，提供了�?fù)雜的大腦網(wǎng)絡(luò)模型，有利于更好地理解網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)間的聯(lián)系。圖論法可用來檢驗(yàn)大腦功能連接和信息整合與人類行為間的聯(lián)系，還可檢查神經(jīng)性疾病對(duì)大腦網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響［５］。研究表明大腦復(fù)雜功能網(wǎng)絡(luò)受大腦疾病的影響，如精神分裂癥［６］、老年癡呆癥［７］和多動(dòng)癥［８］等。圖論法可很好地揭示這些疾病對(duì)大腦功能的影響。本研究使用圖論法研究靜息狀態(tài)下孤獨(dú)癥患者的全腦功能網(wǎng)絡(luò)屬性，通過圖論指標(biāo)（包括聚類性，最短路徑長度，模塊化，局部效率和整體效率等）比較孤獨(dú)癥患者和正常人的功能連接差異，以進(jìn)一步分析這些差異和孤獨(dú)癥的大腦信息加工改變的關(guān)系。１資料與方法１．１數(shù)據(jù)獲取孤獨(dú)癥患者和正常人的數(shù)據(jù)在千人組計(jì)劃ＡＢＩＤＥ的數(shù)據(jù)集（ｗｗｗ．ｎｉｔｒｃ．ｏｒｇ／ｐｒｏｊｅｃｔｓ／ｆｃｏｎ＿１０００／）中下載獲得。數(shù)據(jù)集包括４２例孤獨(dú)癥患者和４５名正常對(duì)照者數(shù)據(jù)。除去過度頭動(dòng)者的數(shù)據(jù)，得到３０例孤獨(dú)癥（孤獨(dú)癥組）和３２名正常對(duì)照者（正常組）數(shù)據(jù)，其中２名正常對(duì)照者數(shù)據(jù)無結(jié)構(gòu)像，故有３０例孤獨(dú)癥患者和３０名正常對(duì)照者（正常組）數(shù)據(jù)可用。孤獨(dú)癥組男２６例，女４例，年齡９～１７歲，平均（１２．８±２．２）歲；正常組男２６名，女４名，年齡９～１７歲，平均（１２．６±１．６）歲。兩組受檢者均為右利手，且性別、年齡等因素差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。１．２靜息態(tài)ｆＭＲＩ預(yù)處理采用ＦＳＬ和ＡＦＮＩ對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。首先剝除非腦組織，然后進(jìn)行頭動(dòng)校正和

每個(gè)節(jié)點(diǎn)平均至少有９．３６個(gè)連接。閾值會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)成本（ｃｏｓｔ）。ｃｏｓｔ是衡量網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建時(shí)所需的成本，和網(wǎng)絡(luò)稀疏程度直接相關(guān)。連接數(shù)越多，ｃｏｓｔ值越大。ｃｏｓｔ與連接的關(guān)系如下［９］：ＣＧ＝ＫＮ（Ｎ－１）／２（２）ＣＧ是網(wǎng)絡(luò)成本，Ｋ是可能的連接數(shù)，Ｎ表示節(jié)點(diǎn)數(shù)。由于選擇二值無向網(wǎng)絡(luò)分析，則可能的連接數(shù)為１０８×９．３６／２≈５０６，由公式（１－２）得到ＣＧ≈０．１。最大的ｃｏｓｔ在閾值為０時(shí)取得，由圖２可知約為０．４２。比較某一個(gè)閾值范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)屬性比單一閾值更能降低閾值選擇的影響。由于閾值的選擇會(huì)直接影響ｃｏｓｔ值。本研究中ｃｏｓｔ取值０．１～０．４２，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。１．４功能連接圖分析基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，計(jì)算若干圖論指標(biāo)［９］，核心指標(biāo)包括聚類性（ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇｃｏｅｆｆｉ－ｃｉｅｎｔ，ＣＣ）、最短路徑長度和平均度，此外有模塊化、整體效率、局部效率和中介中心性。各指標(biāo)的含義見表１。２結(jié)果ｃｏｓｔ和閾值的關(guān)系見圖２。隨著閾值增大，ｃｏｓｔ減校相同閾值下，孤獨(dú)癥患者的ｃｏｓｔ值小于正常人。以ｔ檢驗(yàn)比較兩組數(shù)據(jù)在一定ｃｏｓｔ范圍下的各圖論指標(biāo)。圖３是兩組數(shù)據(jù)圖論指標(biāo)的均值與平均誤，由此可知孤獨(dú)癥患者的腦功能復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的聚類性降低，最短路徑減短，模塊化和局部效率有所降低，整體效率增加，中介中心性明顯減少。３討論本研究發(fā)現(xiàn)孤獨(dú)癥患者全腦功能網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩杂酗@著改變（圖２）。相同閾值下，孤獨(dú)癥患者ｃｏｓｔ值小于正常人，，提示大于某一連接強(qiáng)度構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)連接圖，
【作者單位】： 中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所;陜西省人民醫(yī)院;西安交通大學(xué)第三附屬醫(yī)院影像中心;
【分類號(hào)】：R445.2;R749.94

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