عنوان پایان‌نامه
ارزیابی ارتباطات ساختاری - کارکردی مغز در بیماران مبتلا به صرع لوب گیجگاهی با استفاده از تصاویر تانسور انتشار و تشدید مغناطیسی کارکردی در حالت استراحت
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق- مهندسی پزشکی - بیوالکتریک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2910;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74025;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2910;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74025
- تاریخ دفاع
- ۱۹ اردیبهشت ۱۳۹۵
- دانشجو
- امین داداشی
- استاد راهنما
- حمید سلطانیان زاده
- چکیده
- در سال‌های اخیر، بررسی هم‌زمان ارتباطات کارکردی و ساختاری مغز، باعث شده تا به ارتباط بین این دو در نواحی مختلف مغز پی برده شود. هدف این پژوهش بکار بستن این همبستگی ساختاری-کارکردی در کنار متریک‌های شبکه‌ی ارتباطات مغزی، به‌منظور پیدا کردن نشان‌گرهای زیستی برای پیش‌بینی و درمان بیماری صرع لوب گیجگاهی (TLE) است. یکی از ابزارهای قدرتمند بررسی شبکه‌های ساختاری و کارکردی مغز و مقایسه‌ی این دو باهم، تحلیل نظری گراف است. ما از تئوری گراف برای برآورد متریک‌های مرتبه بالای شبکه‌ها برای دو گروه افراد سالم و بیمار و با به‌کارگیری پارامترهای مرتبه اول درجه‌ی گره و ارتباط آن‌ها بهره می‌بریم. دسته‌ای از متریک‌های سراسری و محلی برای دنبال کردن تغییرات شبکه از افراد سالم تا افراد بیمار، موردمطالعه قرارگرفته است. نتایج گویای این است که تغییرات در مشخصات نواحی مهمی در صرع لوب گیجگاهی می‌تواند عامل بیماری‌زایی باشد. برای اندازه‌گیری معناداری تغییرات ثبت شده از آزمون جایگشت با آستانه‌ی 05/0 استفاده شد و برای کنترل تعداد تشخیص‌های اشتباه، این مقدار را در موارد مختلف تصحیح کردیم. در مقایسه با افراد سالم، بیماران TLE در نواحی عمده‌ای مانند DMN، نواحی تمپورال و سیستم لیمبیک دچار دگرگونی‌هایی در شبکه‌های ساختاری و کارکردی شدند. افزون بر آن، میزان تزویج ساختاری-کارکردی نیز در بیماران با کاهش معناداری به‌اندازه 1168/0 واحد روبه‌رو بوده است. همچنین همبستگی ضریب خوشه‌بندی محلی ساختاری و کارکردی به میزان 1771/0 (p-value = 0044/0) دچار کاهش شده است. نتایج برآمده از این پروژه بیان می‌کند که تغییرات ساختاری/کارکردی در TLE فراتر از لوب تمپورال است و کاهش همبستگی ساختاری و کارکردی در افراد مبتلا به بیماری می‌تواند به‌منزله‌ی دگرگونی نقش کارکردی نواحی ویژه و فرایند جبران‌سازی و یا به معنی از میان رفتن نقش کارکردی مناطقی از مغز باشد. واژه‌های کلیدی: صرع لوب گیجگاهی، تصویربرداری تشدید مغناطیسی کارکردی، تصویربرداری تانسور انتشار، ارتباطات کارکردی در حالت استراحت، ارتباطات ساختاری، تجزیه و تحلیل نظری گراف، همبستگی ساختاری-کارکردی
- Abstract
- Conncetomics has exhibited a new outlook of the brain connectivity studies in recent years. Concurrent study of functional and structural connectome have provided evidence of direct relation between functional connectivity network (FCN) and structural connectivity network (SCN) in different regions of the brain. The goal of this thesis is to use this relation, along with other network measures, as an extra biomarker for diagnosis and prognosis for patients with Temporal Lobe Epilepsy (TLE). One useful tool for estimating the similarity of SCN and FCN is graph theoretical analysis. We employed graph theory to calculate the higher order parameters of single network by using the first order variables like number of the nodes and edges. The global and local network measures were calculated for both patients and healthy controls. We performed group analysis on the calculated measures of networks to track the alterations in structural and/or functional networks from the controls to patients. We also calculate the functional-structural correlation of the network connectivity and the local network measures. The observed changes in the network measures support the hypothesis that important regions in the pathogenesis of epilepsy can display abnormal network properties. We utilized the permutation test to find the significant alterations and applied false discovery rate control to reduce the false positive errors of the obtained p-values. Comparing with controls, patients show altered properties in default mode network, temporal regions and limbic system in both FCN and SCN. Most importantly, the degree of coupling between functional and structural connectivity networks was decreased by 0.1168. Besides, there was a significant decrease in the functional-structural correlation of clustering coefficient, equal to 0.1771 (p-value=0.0044). This study suggests that TLE involves altered FCN/SCN that reaches beyond the temporal lobe. The observed FCN/SCN decoupling and also the decreased correlation between network measures vector in them in TLE patients, suggest functional transformation and compensatory process in the structurally deformed brain areas. Keywords: Temporal lobe epilepsy, fMRI, DTI, Functional connectivity, Structural connectivity, Graph theoretical analysis, Structural-functional correlation.
