عنوان پایان‌نامه
بررسی ارتباطات کارکردی و ساختاری مغز در بیماران صرعی با استفاده از تصاویر تشدید مغناطیسی کارکردی و داده های DTI در حالت استراحت
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق- مهندسی پزشکی - بیوالکتریک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2249;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58098
- تاریخ دفاع
- ۲۵ مرداد ۱۳۹۱
- دانشجو
- علی بشیرگنبدی
- استاد راهنما
- حمید سلطانیان زاده, غلامعلی حسین زاده دهکردی
- چکیده
- بیماری صرع که یکی از مهم ترین بیماری های عصبی محسوب می شود، باعث بروز حملات آنی به علت تخلیه الکتریکی غیر نرمال یک سری از نورون ها می شود. در میان انواع بیماری های صرعی، صرع در لوب گیجگاهی میانی یکی از رایج ترین انواع آن محسوب می شود. تعیین مکان دقیق نواحی آسیب دیده و تشخیص کانون بیماری در این بیماران از اهمیت خاصی برخوردار است. همبستگی زمانی نوسانات سیگنال BOLD تحت مفهوم ارتباطات کارکردی، بینش جدیدی را در درک بهتر ساختار کارکردی مغز در اختیارمان قرار می دهد. مطالعات ارتباطات کارکردی در حالت استراحت با استفاده از داده های fMRI در بیماران صرع در لوب گیجگاهی نشان از اختلالات چشم گیری در کارکرد مغز در شبکه حالت پایه (DMN) دارند. اخیرأ محققان نشان دادند که اختلال در کارکرد مغز با دگرگونی های ساختاری مغز در ارتباط است. مطالعه ساختار مغز در کنار بررسی های کارکردی آن می تواند بسیار سودمند باشد. از این رو، در این مطالعه بر روی پنج فرد سالم و پنج فرد با بیماری صرع در لوب گیجگاهی، ارتباطات کارکردی در حالت استراحت مورد ارزیابی قرار گرفت و نیز اختلاف در ساختار فیبرها در ماده سفید مغز بین دو گروه مقایسه شد. از دو روش آنالیز مولفه های مستقل احتمالی و آنالیز همبستگی مبتنی بر دانه برای تخمین ارتباطات کارکردی در حالت استراحت استفاده کردیم. در ابتدا با روش آنالیز مولفه های مستقل احتمالی نگاشت مکانی شبکه DMN تخمین زده شد و از آن برای ساخت یک دانه برای آنالیز همبستگی مبتنی بر دانه بهره گرفتیم. در نتیجه در این حالت دانه به صورت اکتشافی تخمین زده شده است و از طرفی این روش مشکل مربوط به تکرارپذیری نتایج آنالیز مولفه های مستقل را نخواهد داشت. از طرف دیگر، با استفاده از الگوریم VBM تغییرات ایجاد شده در ساختار ماده سفید مغزی در بیماران صرع در لوب گیجگاهی نسبت به گروه افراد سالم بررسی شد. به این منظور از شاخص ناهمسانگردی کسری که از داده های DTI استخراج شده، استفاده شد. نتایج مربوط به ارتباطات کارکردی منجر به استخراج یک شبکه کارکردی متشکل از یازده ناحیه برای گروه سالم و شبکه ای شامل پنج ناحیه برای افراد بیمار شد. یکی از نواحی موجود در شبکه مربوط به بیماران در گروه افراد سالم مشاهده نشد. اختلاف ارتباطات کارکردی بین دو گروه که به صورت کاهش در ارتباطات بوده است اغلب در نواحی موجود در لوب گیجگاهی و پیشانی مشاهده شد. نتایج مربوط به VBM نشان داد که نواحی ماده سفید موجود در لوب گیجگاهی، لوب پیشانی، نواحی مابین لوب گیجگاهی و پیشانی، لیمبیک و کورپوس کلسوم به شدت در بیماران صرع در لوب گیجگاهی میانی به شدت آسیب دیده است. نتایج ما این موضوع را تأیید می کند که اختلالات کارکردی مغز با دگرگونی های ساختاری موجود در ماده سفید همبسته است. این موضوع تأکید می کند که ناهنجاری های کارکردی مشاهده شده در این بیماران به اختلالات ایجاد شده در ماده سفید مغزی مربوط است.
- Abstract
- As a major neurological disease, epilepsy causes temporary seizures through abnormal discharges of the neuron pool. Medial Temporal Lobe Epilepsy (mTLE) is the most common type of intractable epilepsy. It is critical to localize the epileptogenic zone for presurgical assessment. Investigation of temporally correlated Blood Oxygenation Level Dependent (BOLD) fluctuation in the context of functional connectivity brings new insights into the functional organization of the brain. The resting state functional connectivity studies using fMRI in patients with mTLE exhibit eminent abnormalities in the brain function within Default Mode Network (DMN). Recent researches show that abnormalities of the brain function are related also to alterations of the brain structure and thus, It is beneficial to study the brain structure. we compare resting state functional connectivity in five healthy subjects and five mTLE patients. We apply probabilistic Independent Component Analysis (pICA) and Seed-based Correlation Analysis (SCA) to estimate functional connectivity in the resting state. Using pICA, the spatial map of DMN is estimated and used to determine a seed for SCA. In this approach, the seed is selected exploratory, and unlike ICA, the method generates reproducible results. We also apply VBM to evaluate the changes in the brain structure of mTLE patients vs. the healthy subjects. We used the FA parameter of the fiber bundles as the DTI feature to compare patients to controls. For healthy subjects, we have found a functional network containing 11 regions connected to seed (DMN) whereas in the patients there are 5 regions connected to the seed. In the network obtained for patients, there is a region which is not found in the control subjects. Results show that functional connectivity was significantly decreased between the frontal and temporal regions in patients relative to controls. Likewise, VBM shows white matter abnormality in temporal, frontal, between temporal and frontal, and limbice lobe and corpus callosum. Our results specify an association between anatomical and functional abnormalities within the DMN in mTLE patients, suggesting that functional abnormalities observed in this disorder might be related to white matter disruptions.
