عنوان پایان‌نامه
تحلیل وابستگی های بین داده های تصویر برداری ساختاری و کارکردی دربیماری اسکیزوفرنیا
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق- مهندسی پزشکی - بیوالکتریک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2802;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70870
- تاریخ دفاع
- ۰۳ مرداد ۱۳۹۴
- دانشجو
- افسون خدایی
- استاد راهنما
- غلامعلی حسین زاده دهکردی
- چکیده
- اسکیزوفرنیا از جمله بیماری های اعصاب و روان است که در آن ساختار و کارکرد مغز دچار اختلال میشود. بیش از یک درصد از افراد جهان به این بیماری مبتلا هستند و این روند رو به رشد است. با توجه به اهمیت این بیماری، در این پژوهش ما در صدد برآمدیم تا با استفاده از تکنیک تصویربرداری تشدید مغناطیسی به عنوان ابزار توانمند و غیرتهاجمی به بررسی و مطالعه ارتباط بین اختلالات ساختاری و کارکردی مغز در بیماری اسکیزوفرنیا بپردازیم. در این راستا، داده های ساختاری و کارکردی در حالت استراحت تصاویر تشدید مغناطیسی از 21 فرد سالم و 20 بیمار اسکیزوفرنیا اخذ شد. حجم نواحی مختلف مغز با استفاده از تصاویر ساختاری برای تمامی افراد مورد مطالعه محاسبه شد. ارتباطات کارکردی کل مغز با استفاده از نواحی کارکردی تعریف شده یک اطلس کارکردی بدست آمد و همچنین دامنه نوسانات فرکانس پایین برای تمامی افراد مورد مطالعه محاسبه شد. با اعمال آزمون آماری t مناظق دارای تغییر حجم معنادار (p-value<0.05) و دارای اختلال معنادار در ارتباطات کارکردی (p-value<2.6×?10?^(-5)) و تغییر معنادار در دامنه نوسانات فرکانس پایین (p-value<0.05) بین دو گروه به دست آمد. برای بررسی ارتباط و همبستگی بین ارتباطات کارکردی و حجم نواحی مغز، الگوریتم آنالیز همبستگی کانونی (CCA) دو ویژگی حجم و ارتباط کارکردی به کار گرفته شد. نواحی معنادار حاصل از آنالیزهای آماری جداگانه حجم سنجی و ارتباطات کارکردی به عنوان ویژگی های هر کدام از مدالیته ها انتخاب شد. این کار باعث شد که در پیاده سازی الگوریتم CCA با مساله کاهش بعد روبرو نشویم. نتایج حاصل از حجم سنجی، کاهش حجم در تالاموس، مخچه، پتامن، هیپوکمپ و آمیگدالا و افزایش حجم در بطن های مغز مشاهده شد. در بررسی دامنه نوسانات فرکانس پایین، اختلال در ناحیه های شبکه DMN، نواحی از پریتال، تمپرال و مخچه مشاهده شد. ارتباطات کارکردی در ناحیه هایی از اکسیپیتال با سایر نواحی از جمله بخش هایی فرانتال، اینسولا و جایرس دچار اختلال شده است. در تلفیق داده هاس ساختاری و کارکردی، نقشه های مکانی ارتباطات کارکردی و حجم نواحی از مغز به دست آمد که با هم بیشینه همبستگی (1=?) را دارند. طبق نتایج حاصل از CCA، اختلال در ارتباطات در بخش هایی از فرانتال با کادیت و قشر سینگیوایت، بخش هایی از پریتال با لوب تمپرال و بخش هایی از اکسیپیتال با اینسولا با تغییرات حجم در سینگیولیت جایرس، اپتیک چیاس، تالاموس، آمیگدالا و بطن ها بیشینه همبستگی را دارد. واژ ههای کلیدی: اسکیزوفرنیا، تصویربرداری تشدید مغناطیسی، ارتباطات کارکردی در حالت استراحت، حجم سنجی، دامنه نوسانات فرکانس پایین، آنالیز همبستگی کانونی.
- Abstract
- As an essential mental disorder, schizophrenia affects one percent of the world population. Schizophrenia has been associated with abnormal brain function and structure. As the first study in Iran we investigate the magnetic resonance imaging (MRI) images of patients with schizophrenia to investigate these abnormalities and relation between structural and functional impairments. In this study, we analyzed structural and resting-state functional MRI images from 20 schizophrenia patients and 21 healthy controls. We have examined the volume of subcortical brain regions using a fully-automated whole brain segmentation technique (Freesurfer), whole brain fractional amplitude of low-frequency fluctuation (fALFF) and functional connectivity between ROIs defined by functional atlas. Statistical analysis applied to each modality in order to find volume changes (p-value<0.05), functional connectivity abnormalities (p-value<2.6×?10?^(-5)) and fALFF abnormalities (p-value<0.05). We have used canonical correlation analysis (CCA) as multivariate analysis method to find correlation between abnormal functional connectivity and volume impairments. We selected features obtained from statistical analysis of each modality and this approach resolved dimension reduction problem. Our results show volume reduction in thalamus, cerebellum, putamen, hippocampus and amygdala and volume increment in parts of ventricles in volumetric study. We observed Functional connectivity impairments in the parts of occipital lobe and frontal lobe, insula and cingulate gyrus and abnormal fALFF in parts of DMN network. We derived the connectivity map and volume of brain regions that are associated with schizophrenia disorder. According to the results of CCA, abnormalities in connectivity of some parts of frontal lobe with caudate and cingulate cortex, some parts of parietal lobe with temporal lobe and occipital lobe with insula have maximum correlation (?=1) to volume changes in cingulate gyrus, optic chiasm, thalamus, amygdala and ventricles. Keywords: Schizophrenia, magnetic resonance imaging, resting-state functional connectivity, volumetric, fALFF, multivariate analysis, CCA.
