عنوان پایان‌نامه
ردیابی ناهنجاری در بیماری صرع با استفاده از روشهای تصویر برداری DTI و fMRI در حالت استراحت
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق- مهندسی پزشکی - بیوالکتریک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2393;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 61230
- تاریخ دفاع
- ۱۶ بهمن ۱۳۹۱
- دانشجو
- مرضیه فریدونی
- استاد راهنما
- حمید سلطانیان زاده
- چکیده
- صرع لوب گیجگاهی شایع¬ترین نوع صرع مقاوم به درمان دارویی است که تاکنون تنها روش موثر برای توقف حمله¬های عصبی در بیماران، جراحی و خارج کردن ناحیه ناهنجار است. تکنیک¬های پیشرفته تصویربرداری غیر تهاجمی امکان مطالعه و ردیابی نواحی ناهنجار را فراهم می¬کنند و به جراح امکان ارزیابی پیش و پس از عمل بدون باز کردن مغز و صدمه به بیمار را می¬دهند. دو تکنیک تصویربرداری تشدید مغناطیسی، تصویربرداری تشدید مغناطیسی کاربردی (fMRI) و تصویربرداری تانسور انتشار (DTI)، از جمله پرکاربردترین این روش¬ها هستند که به ترتیب تصاویری از کارکرد و ساختار مغز (ماده سفید) در اختیار قرار می¬دهند. در این پژوهش به استخراج و تحلیل ارتباطات کارکردی و ساختاری بین نواحی گوناگون مغز با استفاده از تحلیل تصاویر حالت استراحت fMRI و DTI پرداخته شده است. ارتباطات کارکردی با تحلیل تصاویرfMRI در حوزه زمان و در حوزه موجک، با استفاده از سه روش¬ بخش¬بندی مغز شامل 90 ناحیه آناتومیکال مغز از اطلس AAL، شبکه¬های حالت استراحت به دست آمده از تحلیل جزءهای مستقل و خوشه¬های اصلی شبکه¬های حالت استراحت، از سوژه¬ها استخراج و نتایج بین دو گروه سالم و بیمار مقایسه شده است. ارتباطات ساختاری بین نواحی مغزی با تحلیل تصاویر DTI با استفاده از روش فیبریابی استخراج شده¬اند. نواحی مغزی با توجه به نتایج تحلیل دادگان fMRI از روش سوم بخش¬بندی به دست آمده¬اند. چهار ویژگی میانگین طول مسیر فیبر، چگالی فیبر، میانگین ضریب ناهمسانگردی کسری (FA) و بیشینه ضریب ناهمسانگردی کسری (FA) برای هر دسته فیبر محاسبه و نتایج برای ردیابی نواحی دارای ناهنجاری ساختاری در بیماران، بین گروه بیمار و سالم مقایسه شده¬اند. در پایان ضریب کارکردی- ساختاری جدیدی برای ترکیب نتایج حاصل از دو تحلیل توسعه داده شده است. با توجه به نتایج حاصل از تحلیل ارتباطات کارکردی و ساختاری، ضریب جدید از ضرب همبستگی در سطح سوم و چهارم موجک در ضریب میانگین FA به دست آمده است. با مقایسه این ضریب بین گروه سالم و بیمار امکان شناسایی نواحی دارای ناهنجاری توأم در ارتباطات ساختاری و کارکردی فراهم می¬شود. نتایج نشان-دهنده ناهنجاری کارکردی- ساختاری در هاب¬های مهم مغز مانند سینگولیت پسین و شکنج پسامرکزی با دیگر نواحی به ویژه در لوب پیشانی و آهیانه¬ای است. واژگان کلیدی: صرع لوب گیجگاهی، تصویربرداری تشدید مغناطیسی، تصویربرداری تشدید مغناطیسی کاربردی، تصویربرداری تانسور انتشار، ارتباط کارکردی، ارتباط ساختاری.
- Abstract
- Temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common type of refractory epilepsy. Up to now the only available treatment for TLE patients is resection surgery. Advanced noninvasive medical imaging techniques make it possible to detect abnormal regions in patients and the surgeon can evaluate the patient before and after the surgery without opening the scalp and hurting the patient. Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) and Diffusion Tensor Imaging (DTI) are among the most prevalent types of these techniques providing functional and structural images from the brain respectively. In this research functional and structural connectivity between different regions of the brain are extracted by analyzing fMRI and DTI data. Using three brain segmentation methods, fMRI data is analyzed in time and wavelet domain. Segmentation methods include 90 anatomical regions obtained from AAL atlas, resting state networks (RSNs) obtained from ICA and clusters in RSNs. The results are compared between normal and patient subjects to evaluate the methods and detect abnormal functional regions. Using tractography, structural connections are extracted from DTI data. According to the results obtained from fMRI analysis, regions of interest (ROIs) are obtained from the third brain segmentation method. Mean path length, fiber density, mean FA coefficient and maximum FA coefficient are four parameters computed for every fiber bundle between regions and the results are compared between the normal subjects and the patients to detect the abnormal structural regions. At the end a new functional- structural coefficient is presented in order to integrate functional and structural analyses. According to the obtained results from functional and structural analysis, the new coefficient is formed by multiplying the correlation in third and fourth wavelet levels by the mean of FA coefficient. The functional- structural coefficient can help detect the abnormal functional- structural regions in the patients by comparing the normal and the patient groups. The results show abnormalities in connections of the main brain hubs such as posterior cingulate cortex and post central gyrus with other regions specifically in frontal and parietal lobes. Keywords: Temporal Lobe Epilepsy, Magnetic Resonance Imaging, functional Magnetic Resonance Imaging, Diffusion Tensor Imaging, functional connectivity, structural connectivity.
