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磁共振弥散张量成像技术(DTI)是近年来发展迅速的一种磁共振成像技术,同时也是目前唯一能无创地显示分析大脑白质纤维的方法。基于DTI的白质纤维跟踪算法因其可以刻画白质区域之间的连通关系而成为大脑白质研究领域的一个热点。静息态功能网络是指大脑在无任务的静息状态下特定灰质区域之间存在的神经活动,其中最经典的默认网络(Resting-state Default Mode Network,RS-DMN)主要由后扣带回皮质(PCC)、内侧颞叶皮质、海马以及前额叶内侧皮层构成,目前对RS-DMN的研究已经被越来越多地应用到特定脑疾病的功能研究中,如阿尔兹海默氏症(Alzhermers Disease,AD)。通过将纤维跟踪分析和静息态功能网络分析进行联合研究,架起了人脑结构连接和功能连接之间的研究桥梁。
本文在现有的快速行进纤维跟踪改进算法的基础上进行了功能扩充,使此算法不再以一个种子体元作为起始点,而是以一个感兴趣区域作为纤维跟踪起始区域,减小了经典及改进快速行进算法中单独的种子点对纤维跟踪结果的影响。同时,通过功能扩充满足了两个特定脑区之间的白质纤维连接的计算。弥补了经典及改进快速行进算法只能进行全脑的纤维跟踪、不能展示两个特定区域之间连接程度的缺陷。之后,将功能扩充后的算法应用到正常人以及AD病人静息态默认网络的重要节点之间,计算出正常人和AD病人右脑海马与后扣带回之间的白质连通区域以及两组被试连通度的显著差异区域。结果显示,对于正常人,可以在右脑海马与后扣带回之间找到连通的白质区域;对于AD病人,没有在这两个区域之间找到白质相连通的区域;并且发现正常人和AD病人在连通区域上存在显著差异。之后,分别对正常人和AD病人在右脑海马与后扣带回之间白质连通差异区域与默认网络右脑海马差异区域做相关分析,结果显示,正常人和AD病人默认网络海马差异区域和其内部连连通区域的白质微结构及连通度均呈正相关特性。并且,与正常人相比,AD病人的相关系数较小,显著性水平较低。这可能表明AD病人静息态默认网络在右脑海马处活动的异常与其内部白质结构的异常有关。