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癫痫是常见的中枢神经系统严重疾病,常合并局部结构、代谢、神经递质及局部脑血流改变。血氧水平依赖的功能磁共振成像(Blood OxvgenationLevel Dependent functional MRI,BOLD—fMRI)作为当今研究最为活跃、应用最为广泛的神经影像技术,可以无创的在体观察脑功能区的活动情况,具有较好的空间分辨率和可重复性,应用fMRI对癫痫患者进行研究是一种很有价值的方法。时间聚类分析(temporal cluster analysis,TCA),是一种利用BOLD自身的信号来寻找脑内最大信号强度反应发生的方法。采用时间聚类分析的fMRI方法,分别对血氧水平反应信号和癫痫活动兴奋区的检测和定位进行初步探索和研究。
第一部分:时间聚类分析的fMRI信号检测成分的研究
目的:通过对时间聚类分析检出的fMRI信号结果分析,研究该信号的主要组成,及头部运动对结果的影响。
材料与方法:采用TCA软件程序实现时间聚类分析算法,对2例志愿者的事件相关模式视觉刺激任务fMRI数据进行分析,并将结果与SPM拟合调整曲线图及实验时间序列中运动轨迹记录做比较分析。
结果:时间聚类分析在血氧水平反应阈值范围内可检测到大量反应信号,通过与SPM拟合调整曲线图比较发现,BOLD事件反应时,与TCA结果可发现与其重叠的信号;通过与时间序列中运动轨迹记录进行比较发现,TCA所检出较大的信号均与运动波峰有很大程度的相关。
结论:时间聚类分析作为一种数据驱动的功能磁共振数据分析方法,一
定程度上可以检测到真正的血氧水平反应信号。由于头部运动的影响,可出现费BOLD信号,可部分经校正消除。在对类短时程刺激的事件相关模式的功能成像实验结果进行分析时需要谨慎小心。
第二部分:时间聚类分析的fMRI对癫痫病灶定位的初步研究
目的:采用TCA方法分析癫痫患者的静息fMRI数据,检测发作间期痫样发电(IEDs),对癫痫病灶进行初步的定位研究。
材料与方法:对8例颅内有明确局灶性病变的癫痫患者行静息状态下的fMRI检查。采用TCA软件程序实现时间聚类分析算法并对fMRI数据进行分析,经统计分析后得到脑解剖.功能融合图像,观察病变区有无激活反应,并对TCA反应聚类时间曲线与SPM头部运动曲线进行比较。
结果:观察脑解剖.功能融合图像发现,其中5例在病变区有激活反应,另外3例未发现明显病灶区激活反应。不管有无病灶区激活反应,反应幅度较大的TCA反应聚类时间点和头部运动曲线之间有一定的对应关系。
结论:时间聚类分析作为一种探索性数据驱动方法,一定程度上可以对癫痫的IEDs活动进行检测和定位,但其结果会受到头部运动的影响,分析时需考虑到生理、病理及运动等多种因素。