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基于静息态功能磁共振成像的静态及动态功能连接分析方法研究进展 预览
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作者 陈怡 余成新 《磁共振成像》 CAS 2019年第8期637-640,共4页
在临床医学研究中,基于静息态功能磁共振成像的脑功能连接分析方法可用于研究疾病的神经机制,其方法主要包括静态功能连接和动态功能连接。静态功能连接主要包括模型驱动-种子点法、数据驱动网络法以及功能网络连接法。动态功能连接包... 在临床医学研究中,基于静息态功能磁共振成像的脑功能连接分析方法可用于研究疾病的神经机制,其方法主要包括静态功能连接和动态功能连接。静态功能连接主要包括模型驱动-种子点法、数据驱动网络法以及功能网络连接法。动态功能连接包括基于滑动时间窗法和无窗口法,动态功能连接分析可反映时变的功能连接变化。分析功能连接的方法很关键,因分析方法会极大地影响神经疾病生物标记的识别和个体分类的准确性。 展开更多
关键词 功能磁共振成像 功能连接 静态功能连接 动态功能连接
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基于描峰聚类的动态脑功能网络状态划分 预览
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作者 崔园 《北京生物医学工程》 2019年第6期575-582,共8页
目的近年来脑功能网络的动态属性分析已经成为脑功能研究的热点,脑功能网络状态划分则是脑功能网络动态属性分析的重要方面,目前国际上广泛采用的脑功能网络状态划分策略是k均值聚类算法,而k均值聚类算法存在两个缺陷。而描峰聚类(densi... 目的近年来脑功能网络的动态属性分析已经成为脑功能研究的热点,脑功能网络状态划分则是脑功能网络动态属性分析的重要方面,目前国际上广泛采用的脑功能网络状态划分策略是k均值聚类算法,而k均值聚类算法存在两个缺陷。而描峰聚类(density peak clustering)算法能直观展现合理的类别数,从而有效解决k均值聚类中k值难以确定的问题。本文拟基于动态功能连接(dynamic functional connectivity,DFC)的脑功能网络状态划分,为脑功能网络划分探索新的模型。方法基于61位成年人静息态功能磁共振成像(resting state functional magnetic resonance image,rs-f MRI)数据,采用滑动窗口计算方法构建功能连接矩阵。基于多种距离度量使用多维尺度分析算法对其进行有效降维,通过描峰聚类算法进行脑功能网络状态划分,使用脑功能网络划分常用的状态模式图和聚类决策图进行结果的校验。结果基于余弦距离、相关系数以及Spearman等描述相似性的距离度量进行降维,得到的结果生理意义较为明确,且有效功能网络状态数为3~5。另外,脑区之间松散联系的网络状态比其他网络状态更频繁地发生。结论描峰聚类算法足以对个体脑功能连接随时间的动态波动进行状态划分,这可为脑功能网络划分研究提供新的思路。 展开更多
关键词 动态功能连接 静息态功能磁共振成像 描峰聚类 功能网络 降维
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抑郁症伴自杀意念患者前扣带回皮质喙部环路的信息时变整合研究
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作者 陈彦弛 韩少强 +4 位作者 李娇 郭婧 樊云霜 杜莲 廖伟 《国际精神病学杂志》 2019年第1期66-70,共5页
目的了解人类大脑功能网络时变的动态特性及前扣带回皮质喙部环路信息时变整合特征。方法本研究收集了28例抑郁症伴自杀意念患者的静息状态的功能磁共振数据,并收集30名年龄、性别和教育年限匹配的健康对照。采用以前扣带回皮质喙部为... 目的了解人类大脑功能网络时变的动态特性及前扣带回皮质喙部环路信息时变整合特征。方法本研究收集了28例抑郁症伴自杀意念患者的静息状态的功能磁共振数据,并收集30名年龄、性别和教育年限匹配的健康对照。采用以前扣带回皮质喙部为种子点的时间滑窗的功能连接方法,比较前扣带回皮质喙部环路信息时变整合异常表征。探测抑郁症伴自杀意念患者大脑rACC环路动态功能连接的变异特征。结果与健康对照相比,患者的左侧前顶叶、颞中回、颞上回、内侧额上回、缘上回和右侧中央沟盖、内侧额上回、颞中回、中央后回与喙部前扣带回的动态功能连接显著增加。进一步分析发现自杀意念分数分别与右侧中央沟盖(r=0.4869,P=0.0086)、左侧颞中回和左侧颞上回(r=0.5714,P=0.0015)的动态功能连接值呈正相关。结论本研究表明抑郁症伴自杀意念患者的前扣带回皮质喙部环路的信息时变整合的变异性增强,而稳定性降低,可能会影响情绪监控和决策。该项研究为抑郁症的病理生理机制提供了影像学证据。 展开更多
关键词 抑郁症 自杀意念 功能磁共振 前扣带回皮质喙部 动态功能连接
基于瞬时转变率模型的脑网络状态观测算法 预览
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作者 刘畅 王彬 +2 位作者 薛洁 熊新 郭子洋 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2019年第7期1325-1334,共10页
针对K-means等聚类方法在脑网络状态观测中稳定性和鲁棒性较差的缺点,提出了一种基于瞬时转变率模型的脑网络状态观测算法。通过对状态转换临界点进行分组统计和分析,计算每一个临界时间点的状态瞬时转变率,在此基础上构建脑网络状态观... 针对K-means等聚类方法在脑网络状态观测中稳定性和鲁棒性较差的缺点,提出了一种基于瞬时转变率模型的脑网络状态观测算法。通过对状态转换临界点进行分组统计和分析,计算每一个临界时间点的状态瞬时转变率,在此基础上构建脑网络状态观测算法,并使用区间估计方法对状态转换的观测效果进行估计和验证。在脑网络数据库样本中的实验结果显示,与K-means等脑网络状态聚类观测算法相比,该算法在不同条件下的聚类稳定性更好,对样本差异的适应性更强,受参数选择的影响更小,能直观地观测到脑网络状态转换趋势。 展开更多
关键词 状态观测 动态功能连接 高维聚类 静息态fMRI
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基于静息态功能磁共振成像的动态功能连接分析及临床应用研究进展 预览
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作者 袁悦铭 张力 张治国 《磁共振成像》 CAS CSCD 2018年第8期579-588,共10页
基于静息态功能磁共振成像的脑功能连接分析方法已经在临床医学研究中被普遍用于疾病的神经机制和诊疗研究。近年来,研究者发现仅考虑静态的功能连接不足以解释大脑时变动态的信息交互,而应该研究功能连接的动态性以揭示大脑网络复杂多... 基于静息态功能磁共振成像的脑功能连接分析方法已经在临床医学研究中被普遍用于疾病的神经机制和诊疗研究。近年来,研究者发现仅考虑静态的功能连接不足以解释大脑时变动态的信息交互,而应该研究功能连接的动态性以揭示大脑网络复杂多变的特性及其机制。已有许多临床研究成果表明动态功能连接分析能为临床疾病的病理探究和辅助诊断提供更好的依据,但同时也存在着问题与局限。笔者通过归纳总结常用估算方法、特征提取方法和可靠性检验及统计分析方法,综合论述了基于静息态功能磁共振成像的动态功能连接分析研究进展,并介绍了基于静息态数据的动态功能连接分析在常见临床疾病中的应用及前景。 展开更多
关键词 磁共振成像 功能 动态功能连接 脑网络 神经影像解码
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利用动态功能连接对健康危险性行为特征的预测 预览
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作者 蒋伟雄 曾令李 +3 位作者 秦键 刘华生 沈辉 王维 《电子科技大学学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期927-931,共5页
为了研究健康危险性行为的脑网络特征,该文采集了49个被试的静息态功能磁共振数据。使用每一个对象动态功能连接网络的低频振荡振幅作为特征,利用支持向量回归对个体的健康危险行为进行预测。结果表明动态功能连接能较好地预测健康危险... 为了研究健康危险性行为的脑网络特征,该文采集了49个被试的静息态功能磁共振数据。使用每一个对象动态功能连接网络的低频振荡振幅作为特征,利用支持向量回归对个体的健康危险行为进行预测。结果表明动态功能连接能较好地预测健康危险性行为特征,并提取了与之相关的功能连接模式,对预测有重要作用的连接绝大部分位于网络之间,且主要呈现为带状盖网络和额顶网络之间的连接,以及感觉运动网络与它们之间的连接相关。 展开更多
关键词 脑网络 动态功能连接 功能磁共振 健康危险性行为 支持向量回归
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非线性脑区相关性分析及动态脑网络构建方法 预览 被引量:1
7
作者 龙雨涵 王彬 +3 位作者 薛洁 杜芬 刘辉 熊新 《信号处理》 CSCD 北大核心 2018年第8期963-973,共11页
针对静息态脑功能磁共振的血氧依赖水平信号中的非线性特征,在基于滑动窗口的动态数据分析技术的基础上,本文重点对构建全脑动态特征矩阵过程中的不同非线性相关分析方法展开了对比研究,并给出了构建脑网络中的阈值确定方法。脑网络特... 针对静息态脑功能磁共振的血氧依赖水平信号中的非线性特征,在基于滑动窗口的动态数据分析技术的基础上,本文重点对构建全脑动态特征矩阵过程中的不同非线性相关分析方法展开了对比研究,并给出了构建脑网络中的阈值确定方法。脑网络特征降维和状态聚类实验结果显示,在阈值参数选择合理的前提下,采用三种非线性分析方法对BOLD信号进行的相关分析均可得到结构规模相似的脑网络,并且其状态转换结果均显现出相似的规律性,从而为下一步展开脑网络的动态特性分析和演化过程研究奠定了基础。 展开更多
关键词 非线性相关分析 动态功能连接 脑网络
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风险决策的动态功能网络研究 预览
8
作者 蒋伟雄 谭敬德 +4 位作者 胡春光 黄任之 李勇帆 姜华 王维 《磁共振成像》 CAS CSCD 2018年第9期673-678,共6页
目的研究与青少年风险决策相关的动态脑功能网络特征。材料与方法基于49个对象的静息态功能磁共振数据利用动态窗技术进行了动态功能网络的构建,并使用低频振荡振幅作为特征对风险决策行为进行了预测和网络分析。结果动态功能连接较好... 目的研究与青少年风险决策相关的动态脑功能网络特征。材料与方法基于49个对象的静息态功能磁共振数据利用动态窗技术进行了动态功能网络的构建,并使用低频振荡振幅作为特征对风险决策行为进行了预测和网络分析。结果动态功能连接较好地预测了风险决策行为(r=0.3612,P=0.0108),并提取了与之相关的功能网络模式,即与风险决策相关的动态功能连接主要位于网络之间,且默认网络的预测能力最强,然后是两个控制网络即额顶网络和带状盖网络。结论本研究使用动态功能连接较好地预测了风险决策行为,更重要的是从动态功能网络上阐明了风险决策行为的特征。 展开更多
关键词 风险决策 动态功能连接 脑网络 多变量模式分析 磁共振成像
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生成式对抗网络在抑郁症分类中的应用 预览 被引量:1
9
作者 刘宁 杨剑 《计算机应用与软件》 北大核心 2018年第6期163-168,233共7页
深度学习领域中的条件深度卷积生成式对抗网络(CDCGAN)是一种能够生成与训练数据同分布样本的生成模型。针对抑郁症f MRI(functional Magnetic Resonance Imaging)数据难采集、用于研究的被试数远小于数据特征维数的问题,首次将CDC... 深度学习领域中的条件深度卷积生成式对抗网络(CDCGAN)是一种能够生成与训练数据同分布样本的生成模型。针对抑郁症f MRI(functional Magnetic Resonance Imaging)数据难采集、用于研究的被试数远小于数据特征维数的问题,首次将CDCGAN应用于生成抑郁症f MRI数据并提出一种混合特征选择方法用于分析f MRI数据。采用组独立成分分析提取41名被试的独立成分并构建全脑动态功能连接网络;通过肯德尔排序相关系数法选出具有较强辨别能力的特征并使用CDCGAN扩充数据;采用所提出的混合特征选择法进行特征选择;对41名被试的数据进行分类。实验结果表明,采用CDCGAN的分类正确率为92.68%,明显优于不应用CDCGAN的分类结果 68.29%,同时说明了抑郁症f MRI数据采用CDCGAN方法扩充数据的可行性以及混合特征选择方法能选出更有效的特征。 展开更多
关键词 条件深度卷积生成式对抗网络 分类 动态功能连接 独立成分分析
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年龄相关的动态功能连接网络特征研究 被引量:1
10
作者 赵欣 张雄 +5 位作者 王伟伟 刘亚男 沙淼 陈元园 倪红艳 明东 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期161-167,共7页
大脑老化会影响脑区之间的功能连接(FC),近几年有研究表明脑区之间的功能连接是随着时间变化的,而这种动态的变化能反映更多的生理病理信息。因此,本研究基于静息态功能磁共振成像(fMRI),采用滑动窗技术构建了32名老年受试者和36名... 大脑老化会影响脑区之间的功能连接(FC),近几年有研究表明脑区之间的功能连接是随着时间变化的,而这种动态的变化能反映更多的生理病理信息。因此,本研究基于静息态功能磁共振成像(fMRI),采用滑动窗技术构建了32名老年受试者和36名年轻受试者的动态功能连接网络。利用小波包分析研究了波动能量差异对频段的依赖性,并与年龄进行线性回归分析。本文研究结果发现,老年组的功能连接波动能量在低频段高于青年组,而在高频段低于青年组。结果表明,老年人网络间的动态功能连接存在慢波化现象,这可能与老年人大脑的功能衰退有关。通过本文研究结果,可为脑老化的研究提供一种新的思路,同时也可促进对动态功能连接的理解。 展开更多
关键词 脑老化 功能磁共振成像 动态功能连接 小波包分析 归一化能量
基于fMRI动态功能连接的抑郁症患者分类研究 预览 被引量:1
11
作者 皇甫浩然 杨剑 杨阳 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2017年第3期678-682,共5页
针对当前抑郁症诊断正确率偏低、误诊率偏高的问题,利用f MRI动态功能连接研究了抑郁症辅助诊断问题。采用滑动时间窗技术研究功能连接及其网络拓扑特性的动态变化,然后基于这些动态特征应用多元模式分析方法对22名抑郁症患者和27名健... 针对当前抑郁症诊断正确率偏低、误诊率偏高的问题,利用f MRI动态功能连接研究了抑郁症辅助诊断问题。采用滑动时间窗技术研究功能连接及其网络拓扑特性的动态变化,然后基于这些动态特征应用多元模式分析方法对22名抑郁症患者和27名健康被试者进行分类。采用动态分析方法能够增加样本数量,从而更加有利于一些分类算法的应用。实验结果表明以动态功能连接和网络拓扑特性为特征的分类正确率均为93.88%,明显优于对应非动态特征81.63%和85.71%的结果。分析表明,具有高辨别力的特征所对应的脑区主要分布在默认网络、情感网络、视觉皮层区等,动态功能连接可能为抑郁症的辅助诊断提供新的手段。 展开更多
关键词 功能磁共振成像 抑郁症 静息态 动态功能连接
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基于动态功能连接的运动任务大脑状态表达 预览 被引量:4
12
作者 张欣 胡新韬 郭雷 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2015年第7期1933-1938,共6页
针对传统静态功能连接分析技术不能准确反映大脑动态功能状态的问题,提出了一种基于全脑动态功能连接(DFC)分析对大脑的状态变化进行表达的方法。首先,利用个体的弥散张量成像(DTI)数据构建高精确度全脑网络,将运动任务下功能磁共... 针对传统静态功能连接分析技术不能准确反映大脑动态功能状态的问题,提出了一种基于全脑动态功能连接(DFC)分析对大脑的状态变化进行表达的方法。首先,利用个体的弥散张量成像(DTI)数据构建高精确度全脑网络,将运动任务下功能磁共振成像(fMRI)数据映射到相应DTI空间后,提取各节点fMRI信号;然后,采用滑动时间窗口方法计算随时间变化的全脑功能连接强度矩阵,并提取动态功能连接向量(DFCV)样本;最后,将所有个体的DFCV样本通过基于Fisher准则的字典学习(FDDL)算法进行稀疏表达和分类。共得到8个该运动任务下全脑功能连接状态模式,各模式的功能连接强度空间分布具有明显差异,模式1、模式2和模式3占据了大部分样本分布(77.6%),且与平均静态功能连接强度矩阵之间的相似度明显高于其他5个模式。此外,大脑在各模式之间的状态迁移遵循一定的规律。实验结果表明,采用全脑DFC和FDDL学习相结合的方法,能够有效地对任务态下大脑的功能状态变化进行表达,为研究脑动态信息处理机制提供基础。 展开更多
关键词 动态功能连接 功能磁共振图像 稀疏表达 脑网络 字典学习 大脑状态
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静息态脑电信号动态功能连接分析 被引量:6
13
作者 杨剑 陈书燊 +2 位作者 皇甫浩然 梁佩鹏 钟宁 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期374-383,共10页
静息态脑功能连接分析是近年来脑研究的一个热点问题,对于某些脑疾病的诊断及成因理解具有重要意义.己有的脑功能连接研究基本上都假设功能连接网络在一段时间内是稳定不变的,但越来越多的证据表明它应该是随时间动态变化的.对25名... 静息态脑功能连接分析是近年来脑研究的一个热点问题,对于某些脑疾病的诊断及成因理解具有重要意义.己有的脑功能连接研究基本上都假设功能连接网络在一段时间内是稳定不变的,但越来越多的证据表明它应该是随时间动态变化的.对25名被试睁眼和闭眼状态的64电极脑电生理信号,采用独立成分分析、滑动时间窗、低分辨率脑电断层溯源、图论等方法和技术进行动态功能连接分析,展现了睁眼和闭眼两种基线状态下视觉网络、默认网络等功能连接网络随时间的动态变化,并对动态连接矩阵进行主成分分析得到了在整个时间段内具有代表意义的功能连接模式.该结论支持和补充了传统稳态脑功能连接的研究,也将为相关实验设计以及脑电信号临床研究提供基线选择依据. 展开更多
关键词 脑电图 静息态 溯源 动态功能连接
基于fMRI数据的全脑动态功能连接网络拓扑属性的研究 预览 被引量:1
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作者 易思维 郭水霞 《应用概率统计》 CSCD 北大核心 2018年第2期177-190,共14页
人的大脑有约10 11个神经元,神经元之间通过其突触相互连接而组成一个高度复杂的网络,挖掘该网络的信息意义十分重大,将有助于解决人类认知性障碍疾病的预防和诊断.本文利用精神分裂症病人和正常对照受试者的功能性磁共振成像(functiona... 人的大脑有约10 11个神经元,神经元之间通过其突触相互连接而组成一个高度复杂的网络,挖掘该网络的信息意义十分重大,将有助于解决人类认知性障碍疾病的预防和诊断.本文利用精神分裂症病人和正常对照受试者的功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)数据来构造人脑网络模型,再基于图论方法对精神分裂症病人的脑网络的异常拓扑属性进行探索.在传统的基于图论方法对人脑网络信息进行挖掘时,都是假设人脑网络模型具有时不变性,因而在构造人脑网络模型时是取整个时间段的时间序列数据进行构造的,构造出的是一种静态不变的网络,然而fMRI功能像时间序列数据具有不平稳性,难以保证时不变这一前提.因此,在构造人脑网络模型时,应该考虑其时变性的特点,构造一个动态的脑网络,这样才能更好地挖掘人脑网络的信息.本文利用取时间窗口,对时间序列数据进行分段计算,构造动态的脑网络模型,再结合图论知识进行分析,从而降低了fMRI功能像时间序列数据不平稳性对结果的影响.通过对精神分裂症病人和正常对照受试者不同水平的动态脑网络进行对比,结果发现精神分裂症病人和正常对照受试者的全脑动态功能连接网络的单个节点的属性、组网络的属性出现差异,这些网络属性差异的发现为进一步研宄精神分裂症的病理机制提供了新的线索. 展开更多
关键词 FMRI 精神分裂症 全脑动态功能连接网络 网络拓扑属性 组网络
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