【摘要】：有研究表明人類大腦的功能連接可能為動態(tài)的和時間依賴的,并與正在進行的有節(jié)律的活動有關(guān)。研究功能連接隨時間變化的動態(tài)特征可能會更好的發(fā)現(xiàn)大腦網(wǎng)絡(luò)的基本特性。目前時頻域動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建算法主要采用小波變換,但是小波變換進行信號處理需要提前選取基函數(shù),不是非線性非平穩(wěn)信號分析的最優(yōu)選擇。然而,BOLD(Blood Oxygenation Level Dependent,血氧水平依賴)信號是非線性非平穩(wěn)的。希爾伯特黃變換(Hilbert-Huang Transform,HHT)算法可以根據(jù)數(shù)據(jù)本身自適應(yīng)生成基函數(shù),避免提前選取不合適基函數(shù)產(chǎn)生的不準(zhǔn)確結(jié)果。本文提出對功能核磁共振圖像(functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)基于HHT算法構(gòu)建時頻域動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的新方法。并將這一方法應(yīng)用于顳葉癲癇的時頻域大腦動態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析研究。本文主要研究內(nèi)容如下:1.實現(xiàn)基于HHT的fMRI動態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法。首先,對fMRI進行常規(guī)預(yù)處理;然后進行群組獨立成分分析(Group Independent Component Analysis,GICA),提取強連接的大腦區(qū)域及其對應(yīng)的時間序列;最后對時間序列進行后處理進一步降低噪聲對動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的干擾。將后處理的時間序列由HHT中的經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)算法分解,得到本征模態(tài)函數(shù)(Intrinsic Mode Function,IMF),然后用Hilbert變換將其映射到時頻域上。接著,進行相干計算并構(gòu)建時頻域動態(tài)網(wǎng)絡(luò)。本研究對HCP數(shù)據(jù)庫中40例正常被試的靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)進行研究,研究發(fā)現(xiàn)HHT構(gòu)建的時頻域動態(tài)網(wǎng)絡(luò)與小波變換構(gòu)建的時頻域動態(tài)網(wǎng)絡(luò)一致性很高,且參數(shù)設(shè)置更加簡潔,驗證了HHT構(gòu)建時頻域動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的有效性。2.利用基于HHT的時頻域動態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法分析顳葉癲癇的全腦功能連接模式。對癲癇患者和正常對照被試的fMRI數(shù)據(jù)按照HHT構(gòu)建動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的流程構(gòu)建時頻域動態(tài)網(wǎng)絡(luò)�；跀y帶頻率和相位信息的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài),研究顳葉癲癇腦區(qū)連接異常和頻率相位分布差異。本研究使用9例顳葉癲癇患者和11例正常被試的靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)癲癇患者的時頻域動態(tài)網(wǎng)絡(luò)與正常被試對比存在明顯差異。首先,GICA提取的腦區(qū)中癲癇患者有關(guān)認知的腦區(qū)明顯較少,證明了癲癇發(fā)作確實損傷大腦認知功能。其次,癲癇患者與正常對照相比,海馬和丘腦的功能連接也存在明顯差異。最后,二者功能連接狀態(tài)的頻率和相位的分布也呈現(xiàn)出明顯的不同。本研究提出并實現(xiàn)基于HHT構(gòu)建時頻域動態(tài)網(wǎng)絡(luò),其可以捕獲大腦功能連接中的細節(jié)信息,呈現(xiàn)出更精確的網(wǎng)絡(luò)連接模式,并且參數(shù)設(shè)置更簡潔。本研究還將此方法應(yīng)用于顳葉癲癇的時頻域動態(tài)網(wǎng)絡(luò)連接研究中,發(fā)現(xiàn)了顳葉癲癇在時頻域動態(tài)網(wǎng)絡(luò)中全腦連接的異常,為顳葉癲癇的病理機制研究和治療藥物研發(fā)提供依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O157.5;R742.1
【圖文】：

北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文功能連接中檢測動態(tài)性最常用的方法是滑窗分析算法[21-24]。在這類方法中，固定長的時間窗被選定，窗內(nèi)的數(shù)據(jù)點被用來計算感興趣區(qū)域的功能連接矩陣，窗以固定數(shù)量時間點在時間序列上移動，這定義了連續(xù)窗重復(fù)的數(shù)量，如圖 1-1。這個過程可以使掃描得到的時間序列的時間變化定量化。采用時間滑窗分析方法研究動態(tài)功能連接可以捕獲潛在的功能連接。

北京工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文分。最后，通過聚類得到整合后的空間圖。用 GICA1 后重建個體空間圖和時間序列。將與生理、移動、偽影有關(guān)的 55 個空間圖從空間圖集中移除。剩余的 45個空間圖被定義為固有連接網(wǎng)絡(luò) (intrinsic connectivity networks, ICNs)，用來進行后續(xù)的研究，具體參數(shù)設(shè)置，如圖 3-2。上述空間圖的選取依據(jù)為峰值激活區(qū)域在灰質(zhì)，并與血管、心室、運動和偽跡的空間重疊最小，時間序列的頻率范圍主要集中在低頻區(qū)域部分，如圖 3-3。上述 GICA 分析參數(shù)設(shè)定參考 Maziar 等人的研究[37]。

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2 劉雅琳;上官博;徐自力;;時頻域融合算法的改進及在葉片振動響應(yīng)分析中的應(yīng)用[A];第十屆全國振動理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（2011）上冊[C];2011年

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本文編號：2716889