基于健康人群的白质纤维参数化模型构建

摘要

扩散张量成像技术是一种能够检测活体内水分子扩散运动的磁共振成像技术，具有无创性特点，已广泛地应用于脑科学研究中。基于扩散张量成像技术的大脑白质纤维束成像是目前神经科学研究的热点之一，它利用扩散张量的方向信息对大脑内水分子的扩散运动状态进行跟踪，可以还原白质纤维束信息，有助于正确认识疾病对白质纤维通道的影响，从而有效地诊断由于纤维缺失而造成的大脑白质疾病。
　　然而，不同人群大脑白质形态学的差异使得不同个体间不具有可比性，而且白质纤维束上点的空间解剖位置难以对应，因此对纤维束进行组统计分析比较困难。本研究基于团队自建的大脑张量图谱，通过对一系列大脑白质纤维参数化相关方法进行研究与实现，确立了不同个体纤维束间点的一一对应关系，从而构建基于健康人群的纤维参数化模型。本文的主要工作和创新点如下：
　　首先，本文提出了一种基于张量图谱的纤维参数化方法。这里所使用的张量图谱是团队自建的图谱，它采用基于组的张量图谱构建方法，具有针对性，可以在一定程度上减小个体间的差异，从而更好地将被试个体进行空间标准化。纤维参数化相关方法主要包括纤维绑束、原型纤维选取、原型纤维采样离散化以及纤维点匹配。该过程通过对张量图谱纤维束的参数化来建立公共的坐标系统，从而确立不同个体间纤维上点的对应关系。其中，对于原型纤维的选取以及纤维点匹配，我们分别介绍了多种方法，并通过对它们的评估比较选取了最优的方法，从而实现一整套纤维束参数化方法。
　　然后，我们将基于张量图谱的纤维束参数化方法应用于健康人群的皮质脊髓束的参数化模型构建中，将个体纤维特性投射到图谱纤维，从而得到个人及组水平上的扩散特性关于弧长的变化曲线。在此基础上，我们对参数化模型的统计分析进行了初步探讨。
　　根据本文的研究，基于张量图谱的纤维参数化方法不仅可以对白质纤维束量化的特性值进行组的统计分析，而且可以对白质纤维束精确定位，这对于白质疾病的研究具有重要的意义。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2研究背景

1.3研究问题的提出

1.4本文的研究工作

第二章 基于扩散张量成像的分析方法

2.1引言

2.2基于感兴趣区的分析方法

2.3基于全脑配准的分析方法

2.4大脑白质纤维束跟踪方法

2.5基于组的张量图谱构建方法

2.6本章小结

第三章 基于图谱的纤维参数化方法实现

3.1引言

3.2实验对象

3.3数据预处理

3.4参数化方法实现

3.5实验结果及分析

3.6本章小结

第四章 基于健康人群的纤维参数化模型构建

4.1引言

4.2纤维束参数化模型构建

4.3纤维束组统计分析

4.4实验结果及分析

4.5本章小结

第五章 结束语

5.1本文工作总结

5.2未来工作展望

参考文献

致谢

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