基于空间先验贝叶斯模型的白质分析方法

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注意缺陷多动障碍(ADHD)俗称多动症,是一种脑白质异常导致的神经障碍疾病,多发于儿童时期,部分儿童患者的临床症状会持续到成年期。在脑成像神经生物学领域,扩散张量成像(DTI)能够提供大脑的白质信息,使用DTI技术探索成人ADHD脑白质异常的研究逐渐增多。探究白质异常的主要方法是对DTI数据进行扩散张量拟合以得到标量信息,通过标量信息统计脑区白质组织的差异性。扩散张量拟合方法的优劣直接影响提取出的标量信息的完整性,进而影响差异性统计。传统的白质分析方法是基于传统最小二乘扩散张量拟合方法进行的,拟合过程中易受噪声影响,精准度低。本文针对传统分析方法的不足,提出一种基于空间先验贝叶斯模型的白质分析方法。该分析方法首先使用磁共振图像处理软件包FSL对包含白质信息的DTI数据进行预处理;其次,通过基于空间先验贝叶斯模型的扩散张量拟合方法对预处理之后的数据进行张量拟合,生成标量信息脑图;然后,使用FSL中的TBSS模块通过标量脑图计算白质纤维束平均骨架进行差异性统计分析。最后,根据分析结果提取出标量信息,以标量信息为特征进行SVM分类。该分析方法在张量拟合时利用相邻体素的空间相干性,降低噪声影响,减少不确定性,提高精准度。选取成人ADHD患者的DTI数据作为研究对象,与传统白质分析方法对比,验证本文提出的白质分析方法的有效性。结果显示本文提出的白质分析方法下生成的白质纤维束平均骨架信息更加详细,得到的标量脑图的差异性更加显著。同时,根据平均骨架信息得到的差异性脑区统计结果,在传统白质分析方法下,选取胼胝体压部和右侧前放射冠脑区中的FA值、MD值、RD值作为特征进行分类,分类准确率达到67%;在本文白质分析方法下,以胼胝体压部,双侧前放射冠和右侧上纵束脑区中的FA值、MD值、RD值、AD值作为特征进行分类,分类准确率为74%,相比传统方法提高7个百分点。
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