基于磁共振的创伤后应激障碍患者脑网络研究

摘要

人脑功能的认识可以从功能分离和功能整合两个方面进行，脑精神神经疾病的病理生理机制的研究也可以从这两个方面开展。功能分离指大脑的特定脑区或者说神经核团负责各自不同的特定功能，而功能整合则认为人的行为实现需要不同脑区共同协作完成.两者表面相悖，实质上相辅相成。目前兴起的大尺度脑网络分析技术为功能整合层面的一个代表，目前已经应用到了很多人脑的研究方面，特别已经应用到了不少精神神经疾病上，但对创伤后应激障碍（Post-traumatic stress disorder，PTSD）这一精神疾病还没有相关研究。
　　本文主要依靠磁共振成像技术获取静息态功能磁共振数据，弥散张量图像数据，以这些数据为载体，发展网络连接方法，构建全脑功能网络，结构网络以及有效网络，从网络整合方面对PTSD进行探索。主要内容包括以下四部分：
　　1.发展了一种无需先验知识的功能磁共振信号去卷积方法，构建神经元层面的有效连接网络。对网络分析的比较结果显示，反卷积后的神经元信号抗噪能力更强，神经元层面的有效连接网络的小世界属性要比磁共振信号层面的小世界属性更强。
　　2.利用大尺度功能连接网络分析技术对 PTSD进行研究。结果显示，PTSD患者的整体连接强度显著强于正常被试，此外PTSD患者除了已经证实的情感环路的脑区异常外，还有比较分布广泛的其他异常脑区。我们推测PTSD也是一种脑功能广泛性异常的疾病。
　　3.利用大尺度结构连接网络分析技术对PTSD进行研究。结构是功能的物质基础，在发现了功能网络差异的前提下，我们希望探测PTSD疾病的结构性异常机制，因此我们采用DTI追踪重建了结构网络，以探索PTSD结构性的异常机制。结果显示，PTSD组的标准化的最短路径长度降低了，显示了一种偏向随机化的趋势。结构网络的节点异常主要集中于情感环路中，这与功能网络的结果不一致，我们认为这是由于结构相对于功能要更稳定造成了差异。
　　4.利用大尺度功能连接及有效连接网络分析技术对 PTSD的自我修复机制进行研究。我们扫描了PTSD组及两年后的随访组的静息态功能磁共振数据，并构建了功能连接网络以及神经元层面的有效连接网络。功能网络分析结果显示，随访组的小世界性质处于PTSD组以及正常对照组之间，显示了大脑在修复过程中，信息处理机制最优化的倾向。对节点的性质的比较显示，默认网络，感觉运动网络以及中心网络出现了异常，还是显示了广泛性的节点异常表现。有效连接网络的分析结果支持了功能连接网络的分析结果，并且结果表明，PTSD疾病的差异有可能主要由入度网络的异常引起。

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第一章 绪论

1.1磁共振成像技术简介

1.2 基于脑磁共振数据的大尺度网络图论分析现状

1.3 PTSD研究现状

1.4 本文选题与研究内容安排

第二章 图论分析定义与静息态fMRI格兰杰因果改进

2.1 图论分析方法——引言

2.2 脑网络分析中指标的相关定义与意义

2.3 静息态功能磁共振数据格兰杰因果分析方法的改进

第三章 基于脑功能连接网络分析的交通事故后PTSD研究

3.1 材料与方法

3.2 结果

3.3 讨论

3.4 本章小结

第四章 基于脑结构连接网络分析的交通事故后PTSD研究

4.1 材料与方法

4.2 结果

4.3 讨论

4.4 本章小结

第五章 基于静息态脑网络分析的地震后PTSD研究

5.1 材料与方法

5.2 结果

5.3 讨论

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

硕士期间研究成果

附录一 中英文缩略词表

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