動(dòng)物腦白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)分析方法的建立與研究.pdf

1、腦作為自然屆最為復(fù)雜的事物之一，主要由灰質(zhì)、白質(zhì)、腦脊液組成，其中灰質(zhì)主要負(fù)責(zé)信息的加工和儲(chǔ)存；白質(zhì)主要負(fù)責(zé)信息的傳輸，兩者協(xié)同工作組成腦功能網(wǎng)絡(luò)以完成簡(jiǎn)單或復(fù)雜的腦功能活動(dòng)。近年來(lái)隨著腦科學(xué)研究的巨大進(jìn)步，由于磁共振成像（MagneticResonance Imaging，MRI），尤其是基于人體內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）能夠在活體狀態(tài)下無(wú)創(chuàng)的顯示腦白質(zhì)纖維束的形態(tài)結(jié)構(gòu)及

2、走行方向，清晰地反映腦白質(zhì)纖維的完整性，對(duì)腦白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及功能的研究得到了極大的促進(jìn)。擴(kuò)散張量成像是一種無(wú)創(chuàng)的、敏感的腦成像技術(shù)，可通過(guò)測(cè)量水分子的擴(kuò)散特性來(lái)描繪腦白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的完整性和連接屬性。既往在使用擴(kuò)散張量成像技術(shù)進(jìn)行全腦白質(zhì)纖維束定量分析時(shí)多應(yīng)用逐像素分析方法（VBA），該方法雖然可以描述全腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)的完整性卻忽視了腦模塊化的工作模式。而使用手動(dòng)勾畫(huà)感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI）的定量分析方法能更好的

3、體現(xiàn)不同腦區(qū)之間的連接特性。白質(zhì)每一根纖維束形態(tài)各異、尺寸微小，不像灰質(zhì)可以人為手工勾畫(huà)，白質(zhì)結(jié)構(gòu)只能通過(guò)地圖集的方法來(lái)提取。因此，腦白質(zhì)地圖集在腦白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的研究中具有舉足輕重的作用，是連接神經(jīng)生物學(xué)與醫(yī)學(xué)影像學(xué)的橋梁。
　　動(dòng)物腦成像實(shí)驗(yàn)在神經(jīng)生物學(xué)研究中具有不可替代的作用，如新藥物的研發(fā)、發(fā)病機(jī)理的研究等都需要首先利用動(dòng)物模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。嚙齒類(lèi)動(dòng)物由于其生長(zhǎng)周期短、實(shí)驗(yàn)成本低、且有大量成熟的疾病模型建立方法，成為目前使用最為廣泛

4、的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。因此，本論文以鼠腦為研究對(duì)象，建立了鼠腦白質(zhì)統(tǒng)計(jì)分析平臺(tái)。
　　本文首先對(duì)目前國(guó)內(nèi)外建立大鼠白質(zhì)地圖集方法的研究進(jìn)展進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并分析總結(jié)了目前已有的白質(zhì)地圖集所存在的問(wèn)題。接下來(lái)以鼠腦作為研究對(duì)象，建立了基于解剖結(jié)構(gòu)的三維鼠腦標(biāo)準(zhǔn)腦白質(zhì)地圖集，以及包括基于MRI的T2加權(quán)腦模板、組織概率圖，基于DTI圖像的FA模板等多種成像模態(tài)的鼠腦模板；并將鼠腦標(biāo)準(zhǔn)腦白質(zhì)地圖集與鼠腦標(biāo)準(zhǔn)腦模板進(jìn)行配準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了空間的統(tǒng)一。在此基