脑皮层厚度测量及其应用

论文摘要

大脑皮层是大脑的表层部分,是我们意识活动的物质基础,研究表明,随着大脑的发育和老化,以及病理改变,皮层厚度在相应区域会呈现出显著的变化,即皮层厚度在一定程度上表征了脑组织的发育和老化情况,并与神经衰退等方面的疾病相关联。随着MR图像分辨率的提高和图像处理分析技术的发展,基于MR图像的脑皮层厚度无创测量已经成为研究疾病发生发展的重要基础性研究工作。本文提出了一种将SPM(Statistical Parametric Mapping)软件、拉普拉斯方程厚度测量方法、厚度较正算法相结合,完成三维MR图像的分割、脑皮层厚度测量和在全脑范围内分析厚度值的方法,研制了计算机程序,并对程序进行了可靠性验证。随着各国自然灾害、突发事件、个人创伤性遭遇的发生越来越多,创伤后应激障碍(post traumatic stress disorder, PTSD)患者逐年增多。分析PTSD患者脑皮层容积和厚度的变化,对于揭示大脑皮层由于应激障碍可能引起的形态学变化具有重要意义。论文将提出的脑皮层厚度的测量方法应用于14名遭遇矿难后患有PTSD的患者和11名遭遇矿难但未患有PTSD的实验对象,对其三维MRI扫描数据进行了分析。对两组数据脑皮层容积和厚度的对比统计分析表明,矿难引起的PTSD患者在大脑皮层的额回和枕叶区域厚度明显增厚,而在顶叶区域厚度变薄,在额回区域灰质容积增大,而在海马区域容积减小。本文的研究发现矿难应激患者大脑皮层的厚度变化区域与体积变化区域并不完全相同。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 脑皮层介绍
• 1.1.2 脑皮层厚度及测量意义
• 1.1.3 脑皮层厚度测量难点
• 1.2 矿难应激（PTSD）研究现状
• 1.3 论文主要工作及结构
• 第二章 基于MRI的脑图像分割
• 2.1 核磁共振成像（MR）技术
• 2.1.1 MR成像技术发展
• 2.1.2 MR成像原理及图像特点
• 2.1.3 MR成像在脑功能测量中的应用
• 2.2 常用医学图像分割方法
• 2.2.1 基于分类的分割方法
• 2.2.2 基于区域的分割方法
• 2.2.3 基于边界的分割方法
• 2.2.4 其他分割方法
• 2.3 本文采用的分割算法
• 2.3.1 SPM功能简介
• 2.3.2 大脑皮层的分割
• 第三章 脑皮层厚度测量
• 3.1 常用脑皮层厚度测量方法
• 3.2 基于偏微分方程的脑皮层厚度测量方法
• 3.2.1 脑皮层厚度三维测量
• 3.2.2 拉普拉斯方程方法介绍
• 3.2.3 拉普拉斯方程求解
• 3.2.4 脑皮层厚度值计算
• 3.3 脑沟回区域的厚度校正
• 3.3.1 厚度失真原因分析
• 3.3.2 厚度校正算法描述
• 第四章 矿难应激（PTSD）患者的脑皮层厚度分析
• 4.1 实验对象及数据
• 4.2 数据处理及分析流程
• 4.3 MRI数据预处理
• 4.4 脑皮层厚度测量及校正结果
• 4.5 脑皮层厚度测量程序的可靠性验证
• 4.6 脑皮层厚度分布的统计分析
• 4.7 脑皮层体积分布的统计分析
• 4.8 小结及讨论
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文