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基于脑磁图及其与功能磁共振融合的针刺穴位特异性问题研究
其他题名Investigation on Acupoint Specificity Based on Magnetoencephalography and Its Combining Use with Functional Magnetic Resonance Imaging
尤优博
学位类型工学博士
导师戴汝为
2014-05-25
学位授予单位中国科学院大学
学位授予地点中国科学院自动化研究所
学位专业模式识别与智能系统
关键词针刺 穴位特异性 脑磁图 数据融合 默认态脑网络 Acupuncture Acupoint Specificity Magnetoencephalography Data Fusion Default Mode Network
摘要作为中华民族传统文化的瑰宝,中医针刺是我国医疗卫生事业中独具特色和优势的巨大卫生资源。近年来,以其“简、“便”、“廉”、“验”的特点,中医针刺得到了大力推广并逐步获得国际医学界的认可。然而,由于中医针刺本质上产生于实践,又经过中国古典哲学的深加工,使得其与现代医学在很多方面难以相容,已逐渐成为制约针刺理论发展的桎梏。得益于脑影像学技术的迅猛发展,国内外研究者在穴位特异性的神经表象、穴位与脑区的功能活动相关性等方面取得了丰富的研究成果。但是,目前的针刺机理影像学研究尚处于起步阶段,研究模式和研究方法还存在着一定的局限性,从而导致了研究结论的一致度较低,针刺理论的科学内涵也未能得到全面阐释。 一方面,以往的研究大部分采用以测量神经元活动所引发的血液动力改变为原理的功能性磁共振(fMRI)作为成像模态。fMRI的成像原理使得测得的信号比神经元活动的真实信号延迟了数秒。而构成大脑基本单元的神经元的信号变化往往发生在毫秒级时间尺度,因而采用fMRI得出的研究结论在一定程度上不能完全反映出大脑神经元对针刺刺激的真实反应; 另一方面,以往的研究重点关注针刺引起的大脑功能皮层的空间响应分布,但这一思路有待拓展。由于针刺效应的发挥是一个复杂的过程,需要通过多个脑区的协同加工作用来完成。因此,如果仅仅依靠单一脑区的空间激活模式,缺乏对脑区之间的交互作用关系的探讨,不足以完全阐明针刺穴位的特异性调节作用机制。 本文以在神经元信号振荡频段下直接度量针刺对大脑功能活动的调节效应为切入点,主要采用以描记神经元活动诱发磁场为原理的脑磁图(MEG)作为成像模态,以delta(0.5-4 Hz),theta(4-8 Hz),alpha(8-13 Hz),beta(13-30 Hz)和gamma(30-48 Hz)5个神经元信号振荡频段为切入点,对针刺穴位特异性问题展开探讨。 首先,本文采用基于傅里叶变换的方法计算了针刺前后大脑皮层主要功能区在5个频段下的相对谱能量,通过组分析方法探讨了针刺足三里穴和旁开假穴对大脑功能区相对谱能量的特异性调节作用。研究结果表明,针刺足三里穴位可显著地引起额叶的能量在delta频段增加,而在alpha和beta频段减少,发现了针刺对额叶的调节存在着低频化现象。 其次,本文采用基于希尔伯特变换分别计算了大脑主要功能区在5个神经信号振荡频段下的的能量值,随后采用功能连接度分析算法,研究针刺足三里穴位和旁开假穴对大脑网络连接的特异性调节作用。研究结果表明,针刺右腿ST36可以引起大脑左侧颞叶在delta,beta和gamma频段内的功能连接显著增强。此外,本文不但验证了针刺可引起左侧颞叶与额叶及前额叶的功能连接增强,更进一步指出,针刺足三里穴位后的变化主要在delta和beta频段,而针刺旁开假穴的变化仅在delta频段内。 此外,鉴于fMRI与MEG的时空分辨率具有优势互补的特性,本文还提出了一种基于fMRI和MEG双模态数据融合的分析框架,充分利用了fMRI的空间域分析能力与MEG的时间域分析能力优势,并将其成功应用在针刺机理研究领域,希望对以后的针刺机理研究乃至脑功能机理研究有所启发。我们首先对fMRI数据采...
其他摘要As the treasure of the splendid traditional culture of Chinese nations, acupuncture possesses massive health resources with unique characters and advantages in Chinese medical and health care undertakings. For the past few years, due to its simpleness, convenience, low expense and efficiency, acupuncture has been more and more popularized and gradually gained appreciations from the international community. However, the traditional Chinese Medicine of acupuncture theories, essentially growing out of practices and deeply processed by Chinese classical philosophy, makes it hard to reconcile with modern medicines in many aspects, which sets up shackles for the modernization of ancient wisdom. With the rapid development of noninvasive brain imaging techniques, abundant results have been presented on the correlation between acupuncture at certain acupoint and the functional brain cortices, which is also referred as acupoint specificity. Since neuroimaging research on acupuncture is still in the embryonic stage, no generalized methodologies or patterns have been proposed. As a result, scientific representation on acupoint specificity remains debatable in contemporary biomedical information, hindering acupuncture’s profound significance in modern medical practice. For one thing, a large proportion of neuroimaging acupuncture researches have been carried out with the utilization of functional magnetic resonance imaging (fMRI). Indeed, fMRI’s high spatial resolution (on the order of millimeters scale) has prominently paved the way to identify the induced activity of brain regions in the spatial dimension reliably. However, the Blood Oxygen Level Dependent signal detected by fMRI only reflects the neuronal activity indirectly. Due to the latency of the hemodynamic response, it is more or less handicapped in the temporal dimension, only examining correlations in the relatively slow neuronal oscillations. For another, previous acupuncture studies have mainly focused on the functional brain cortcie’s spatial response to the acupuncture at certain acupoint, with limit extent about the correlations between these brain regions. Due to the complex multiple system effects underlying acupuncture, multi-neuro brain networks may be involved in the acupuncture exertion. Therefore, only exploring the spatial responses of discrete brain regions and ignoring their interactions induced by acupuncture may not be sufficient to unveil the specific neuropsychological mechanism un...
馆藏号XWLW2026
其他标识符201118014628067
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/6599
专题毕业生_博士学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
尤优博. 基于脑磁图及其与功能磁共振融合的针刺穴位特异性问题研究[D]. 中国科学院自动化研究所. 中国科学院大学,2014.
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