弥散张量成像论文：运动功能的脑组织结构与年龄相关性的dti研究

弥散张量成像论文：运动功能的脑组织结构与年龄相关性的dti研究

弥散张量成像论文：运动功能的脑组织结构与年龄相关性的DTI研究【中文摘要】运动是一种传统而有效的锻炼身体方式,它有利于保持人的身体健康。对于运动的这项功效,人们长期以来都比较关注。近来有学者发现有氧运动是最好的大脑训练,同时也有研究报道运动能够延缓脑的老化。随着我们的社会逐渐进入高龄化,正常脑老化也会随之而来,因为脑老化是一种客观存在的规律。因此,本文采用弥散张量成像技术,通过一系列弥散指标参数,来观测跟运动功能相关的脑组织结构与年龄之间的相关性变化。希望通过此研究,能对认识脑老化过程和延缓脑老化有所帮助。同时也希望,认识到随年龄增长,运动功能衰退与脑物理组织结构之间的变化关系,能对体育教育有一些的帮助。本文选取了86名健康被试(数据来源ICBM数据库),并选取部分各向异性、平均弥散率、纵向弥散率和横向弥散率作为弥散指标参数；对锥体系的双侧皮质脊髓束和锥体外系的双侧纹状体(包含双侧的尾核、苍白球和壳核)进行年龄相关性的研究。分别取每侧部位的各项指标参数值的均值作为统计分析的统计量。1)采用配对t检验比较随年龄增长左右半球间同一脑组织结构的FA、MD、λL和λT值之间的差异；2)采用单因素方差分析(One-Way\nANOVA)5个年龄组之间每个部位的各项指标的差异,两两比较时采用LSD方法。并绘制各组间每个部位的各项指标值的多重线图；3)对于每个部位的各项指标值,采用pearson相关分析研究其与年龄的相关性,计算相关系数,并绘制其随年龄增长的变化趋势图。通过实验发现随着年龄增长,在所选取的四个部位中双侧苍白球的差异最大,而双侧壳核的差异最小。在各年龄组的比较中发现,组V与其他组的差异最明显；壳核在各年龄组中的组间差异最大,因为壳核的各项指标参数值均具有组间差异,差异最小的是尾核；通过五个年龄组间的多重线性图分析,发现与其他三个部位的各项指标参数值相比,皮质脊髓束的FA值比其他三个部位的FA值更高；而其MD、λL和λT值比其他三个部位的对应值要更低；MD值随着年龄增长的整体变化与λT值的整体变化最为相似。在运动功能的脑组织结构与年龄相关性分析中发现,皮质脊髓束和苍白球的MD、λL和λT值与年龄存在一定的正相关性。左侧壳核的MD、λL和λT值与年龄存在一定的正相关性；而其右侧λL值与年龄相关性不强,MD和λT值与年龄有一定的正相关性,而FA值与年龄存在一定的负相关性。尾核的各项指标参数都与年龄的相关性不强。总之,随着年龄的增加,每个部位的各项参数值大体趋势是FA值下降,而MD、λL和λT值的升高,其中尾核的变化最小。【英文摘要】Exerciseisatraditionalandeffectivewaytobuildupourbodies,anditishelpfultokeephealthforus,towhichhasbeenpaidattentionforalongtime.Recently,aerobicexerciseisthoughttobethebestbraintrainingmethodandexerciseisreportedtobeabletostaybrainaging.Asoursocietygraduallyenteringintooldaging,thenormalbrainagingproblemfollows,becausebrainagingisanobjective\nregularpattern.Therefore,usingdiffusiontensorimagingtechnique,correlationchangesbetweenbraintissuethatdedicatetomotorfunctionsandageareobservedthroughaseriesofdiffusionindexparameters.Thisthesisishopedtogivesomehelptomaketheprocessofbrainagingclearandslowtheprocessdown.Meanwhile,weassumethatsomehelpcanbegivenforphysicaleducationwhentherelationshipbetweenmotorfunctiondeclineandcerebralphysicaltissuesisrecognized.86healthparticipantswerechosenassubjects,andthedatasetsdownloadedfromICBMdatabase.Fractionalanisotropy,meandiffusion,longitudinaldiffusivityandtransversediffusivitywereselectedasdiffusionindexparametersintheexperiment.Bilateralcorticospinaltractsatpyramidalsystemandbilateralcorpusstriatums(includecaudatenucleus,pallidumandputamen)attheextrapyramidalsystemwerechoosedasobservedbraintissueparts.Allthediffusionindexparametersvalueofeachpartswereaveragedasstatisticsforstatisticanalysis.1)paired-ttestwasemployedtocomparethedifferencebetweeneachbilateralpartsbytheirdiffusionindexparametersvalue(FA,MD,λLandλT)alongwithaging.2)One-WayANOVAwasusedtofindthedifferenceofeachgroupsbytheirindexparametersvalue,LSD\nmethodwasselectedaspairedcomparisonapproach.Theindexparametervaluesofeachpartshavebeendrawnmultiplelinecharts.3)pearsoncorrelationwasexertedtoresearchthecorrelationbetweentheindexvaluesofeachpartsandage,thecorrelationcoefficientswerecomputedandthetendencychartsofagingweredrawn.Throughtheexperiment,thegreatestdifferencewasfoundinbilateralpallidumsandtheleastdifferencewasinbilateralputamens.Comparingbetweenthefiveagegroups,itwasfoundthatgroupVhavethemostsignificantdifference.Incomparinganalysis,itwasalsodiscoveredthatputamenshadthemostdifferenceamonggroupssinceeachindexsofputamenshasthesignificantdifference,whilecaudateshastheleast.Byanalyzingthemultiplelinechartsoffivegroups’indexparametersvalues,itwasfoundthatcorticospinaltracts’FAvalueswerehigherthanotherthreeparts,whileitsMD,λL,λTwerelowerthantheothers;MDvalues’overallchangeissimilartoλT.Inthesectionofanalyzingcorrelationbetweenmotionfunctionalbraintissueandaging,itwasfoundthatalltheindexparametersofcorticospinaltractsandpallidumshadapositivecorrelationwithage.Besides,theleftputamen’sMD,λLandλThadacertainextentpositivecorrelationwithage,whiletheright\nputamen’sλLhadirrelevanceandFAhasacertaindegreenegativecorrelation.Andindexsparametersvalueofeverycaudatehadafeeblecorrelationwithage.Inbrief,astheagegrows,thegeneraltrendofallindexparametervaluesinallselectingpartsshowedthatFAvaluesdeclined,whileMD,λL,λTvaluesrised,andcaudatenucleuschangedleast.【关键词】弥散张量成像年龄运动功能皮质脊髓束纹状体【英文关键词】DiffusiontensorimagingAgeMotionfunctionCorticospinaltractCorpusstriarum【目录】运动功能的脑组织结构与年龄相关性的DTI研究摘要3-4Abstract4-51绪论8-121.1引言8-91.2研究意义9-101.3本文研究的主要内容101.4本文的结构安排10-122大脑的结构和运动功能12-222.1大脑的结构和机能12-162.1.1大脑的结构12-132.1.2大脑皮层的分区及机能13-152.1.3大脑白质的结构及机能15-162.2脑功能学说16-182.3运动的脑控制18-222.3.1中枢运动控制系统18-192.3.2运动传导通路19-202.3.3脑运动组织关键区域20-223弥散张量成像及其定量分析技术22-303.1弥散张量成像原理22-243.1.1弥散现象22-233.1.2\n弥散加权成像233.1.3弥散张量成像23-243.2弥散张量成像的导出量24-273.2.1弥散张量的特征值和特征方向24-253.2.2平均弥散率25-263.2.3各向异性指数26-273.3弥散张量成像的定量分析技术27-303.3.1扩散张量成像的纤维追踪27-283.3.2扩散张量成像的统计分析方法28-304运动功能脑组织结构的DTI数据处理方法30-374.1DTI数据格式及处理软件30-314.1.1实验数据304.1.2软件工具30-314.2图像预处理31-354.2.1DTI数据校正31-324.2.2评价指标的初步计算324.2.3被试间图像配准和评价指标的重计算32-354.3选取感兴趣区35-375运动功能的脑组织结构与年龄相关性的DTI实验与结果37-535.1实验设计375.2数据分析37-495.2.1随年龄增长双侧间运动功能的脑组织结构比对37-395.2.2各年龄组间运动功能的脑组织结构比对39-455.2.3运动功能的脑组织结构与年龄的相关性分析45-495.3结果讨论49-536总结与展望53-56参考文献56-60学期间取得的学术成果60-61致谢61\n