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基于磁共振成像的针刺治疗阿尔茨海默病神经机制研究
其他题名Research on neuromechanisms of acupuncture treatment of Alzheimer's disease based on magnetic resonance imaging
刘振宇
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
关键词针刺效应 阿尔茨海默病 轻度认知障碍 静息态网络 Acupuncture Effects Alzheimer’s Disease Mild Cognitive Impairment Resting State Brain Network
摘要针刺作为一种传统的中医治疗手段,因其毒副作用小、经济实用、适应症广、疗效显著等特点在临床上得到广泛的应用并且越来越受到了国际医学界的认可。但是传统的中医针刺理论始终难以与现代的生物医学理论相融,使得针刺的内在作用机制至今没有得到明确清晰的解释。先进的医学影像技术尤其是磁共振成像技术的发展为揭示针刺的中枢神经响应机制提供了新的研究途径和有效的评价手段。借助医学成像技术来揭示针刺潜在的神经机制,不但可以丰富中医针刺理论的科学内涵,而且可以促进针刺与现代医学的融合,将推动针刺在世界范围内的临床应用。 近十余年的针刺影像学研究在针刺效应持续性、针刺穴位特异性方面进行了大量的探索,取得了一系列的研究成果。但是大多数的针刺机理研究都是以健康被试为研究对象进行的,与临床的实际应用相脱节。因此,进一步研究针刺对患者的作用机制对于针刺的临床推广有着重要的意义。 本文的研究选取对人类社会影响日益显著的阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)为研究对象,从AD及其早期症状的神经机制出发,利用磁共振成像技术探索针刺对AD的调节作用神经机制,主要开展的以下几个方面的研究: 首先,对AD及其早期症状轻度认知障碍(mild cognitive impairment,MCI)的全脑网络机制进行了研究。通过分别构建正常被试、AD患者以及MCI患者静息状态的脑功能网络,探索他们各自的网络结果特点,并探讨他们之间的关系。研究结果发现,AD和MCI患者的脑网络都出现了明显的“小世界网络”属性破坏的现象,并且AD患者脑网络拓扑结构的异常程度比MCI患者更加明显,并由此推测“小世界网络”属性的破坏与AD的病情发展存在着相关性。 其次,对AD患者脑网络成分间的因果作用关系进行了研究。采用独立成分分析(ICA)与多元格兰杰因果分析(mGCA)相融合的方法研究了AD患者和正常被试静息态脑网络成分间的因果作用模式。研究结果表明,AD患者的静息态脑网络成分之间的因果调节强度和数量都有所降低;同时发现,与正常人相比,AD患者的默认脑网络和听觉脑网络在整个有效连接模式中的作用降低,而记忆脑网络和控制执行脑网络的作用明显增强。这表明,AD患者的默认脑网络和听觉脑网络受到了较大的损伤,而记忆脑网络和控制执行脑网络对损伤起到了一定的代偿作用,起到了部分原来默认脑网络和听觉脑网络的作用。 然后,提出了一种潜在的对AD进行辅助诊断的基于脑网络分析的磁共振图像分类算法。利用全脑网络分析分别获取功能磁共振成像脑网络和结构功能成像脑网络的90个脑区的网络中心性、最短路径长度和集群度,利用自适应提高分类算法得到6个基本分类器,再采用多分类器技术将不同模态的6个分类器的分类结果结合起来,并使用模拟退火算法对分类器进行优化,最终得到一个最优的分类器,达到准确分类的目的。在真实AD患者和正常被试数据上的实验结果显示,该方法有效的提高了分类的准确率,同时显著降低了分类的假阳性率和假阴性率。 最后,对针刺调节MCI的神经机制进行了初步研究。采用非重复事件相关的实验设计方法和区域一致性的数据分析方法探讨了针刺对MCI患者和正...
其他摘要Acupuncture, as a traditional Chinese medical treatment, has been wildely used in China because of less side effect, economical and practical, broad indications, and efficient. And acupuncture is increasingly recognized by the international medical community. However, the traditional Chinese medicine is hard to compatible with modern biomedical theory. So the the modern biomedical mechanism of acupuncture can't be clearly interpreted up to now. The development of modern biomedicine imaging technology, especially magnetic resource imaging (MRI), provides a new way and an effective assessment to discover the iconography mechanism of acupuncture. With MRI, the potential neuromechanism of acupuncture may be discovered, which may not only enrich the Chinese medical theory, but also the popularization and application of Chinese acupuncture in the world. Neuroimaging studies of acupuncture in the last ten years mainly focused on the sustained effects of acupuncture and acupuncture specificity. These studies have made a series of research results. However, most of the studies explored acupuncture mechanisms based on healthy subjects. The results are hard to be used in clinical application. Therefore, further studies on the mechanisms of acupuncture based on patients would be important for the clinical applicantion of acupuncture. In the present study, we focused on the neuromechanisms of Alzheimer's disease (AD) and its early symptoms, mild cogmitive impairment (MCI), and the modulatory effects of acupuncture on MCI. We carried out the following researches: First, we explored the topological attributes of the brain networks of AD and MCI patients. By comparing the brain network connection mode in AD patients, MCI patients, and healthy controls, we found that AD and MCI patient showed significant loss of small-world attributes. And AD patients showed more serious damage of the brain network topology. The results suggested that the damage of the brain network topology may be related with the Severity of AD. Second, we investigated the effective connectivity among the resting state brain networks of AD patients combining ICA and mGCA. We found that, the effective connectivity among the resting state networks in AD patients decreased in both strength and quantity compared with that in healthy controls. In addition, we found that the auditory network and default mode network in AD patients played a less important role while the function of the memory network and ex...
馆藏号XWLW2015
其他标识符201118014628051
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/6600
专题毕业生_博士学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
刘振宇. 基于磁共振成像的针刺治疗阿尔茨海默病神经机制研究[D]. 中国科学院自动化研究所. 中国科学院大学,2014.
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