计算和数学方法在医学

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计算和数学方法在医学/2021年/文章

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体积 2021年 |文章的ID 6614520 | https://doi.org/10.1155/2021/6614520

潍坊聂,曾获刑,Jiajun杨Yuhu Shi,赵,李应Dunyao Chen Jin邓Nizhuan王, 提取和分析的动态功能连接体模式在偏头痛患者静息状态功能磁共振成像研究”,计算和数学方法在医学, 卷。2021年, 文章的ID6614520, 14 页面, 2021年 https://doi.org/10.1155/2021/6614520

提取和分析的动态功能连接体模式在偏头痛患者静息状态功能磁共振成像研究

学术编辑器:赛义德·默罕默德瓦尔
收到了 2020年10月21日
修改后的 2021年3月10
接受 2021年3月30
发表 2021年4月19日

文摘

偏头痛严重影响患者的身心健康,因为它的复发和环境敏感的原因。然而,偏头痛的发病机理和病理生理学并不完全理解。我们解决这个问题在当前研究中使用一个autodynamic功能连接体模型(A-DFCM) twice-clustering比较动态功能连接体模式(DFCPs)从静息状态功能磁共振成像数据从偏头痛患者和正常对照组。我们使用自动定位段指出改进模型的效率,和群际差异和网络指标进行分析来识别偏头痛的神经机制。使用A-DFCM模型,我们发现17 DFCPs-including 1,具体和16 general-based组间差异。具体DFCP在偏头痛与神经功能障碍密切相关,而一般DFCPs表明两组有类似功能的拓扑结构以及大脑静息状态的差异。网络指标的分析揭示了在特定DFCP大脑关键区域;这些不仅分布在大脑区域等相关疼痛Brodmann 1/2/3,基底节、丘脑也位于区域已经与偏头痛症状如枕叶。分析两组之间的差异一般DFCPs确认6大脑区域属于所谓的痛苦矩阵。我们的研究结果提供了洞察偏头痛的神经机制神经影像标志物的同时也可以帮助偏头痛患者的诊断和监测。

1。介绍

偏头痛是一种头痛疾病特点是脉动复发疼痛袭击结合恶心、呕吐、睡眠障碍、过敏的视觉,听觉,嗅觉,和躯体感觉刺激1]。偏头痛影响大约14.7%的全球人口和世袭组件(2];由于发病率高,治疗困难,偏头痛会严重影响患者的工作效率和生活质量。虽然许多理论提出了偏头痛的病因(包括vasogenic、皮层扩散性抑制和三叉神经血管理论),神经基础还不是很清楚。

静息状态功能磁共振成像(rs-fMRI)技术是一种非侵入性的方法测量神经元的自发活动(3],使得识别的几个脑区参与偏头痛的发病机理基于低频波动的振幅(ALFFs)静息状态(4]。例如,ALFF异常曾被观察到在多个脑区在偏头痛患者包括右侧岛叶,前额叶皮层(PFC)和内侧(m) PFC (5]。其他研究已经使用区域同质性(ReHo)来分析大脑的当地活动的同步(6),发现改变ReHo值在多个脑区在偏头痛患者疼痛(如相关7- - - - - -9]。偏头痛的原因也一直在探索通过分析相关性活动之间的一个预定义的种子区域和其他大脑区域;发现功能连通性(FC)一些种子点之间(如小脑、岛叶、额叶、扣带回、优越的边际回,和脑干)和其他地区在偏头痛的增加或减少,导致疼痛的集成信息的变化(10- - - - - -12]。此外,独立分量分析(ICA)、颞聚类分析,和小世界网络理论13- - - - - -17)已经应用于研究偏头痛和显示,长期重复疼痛刺激可导致异常协同处理和大脑功能网络的拓扑结构异常(18,19]。

尽管上述研究提供了洞察偏头痛的神经机制,其中包含静态rs-fMRI数据分析。同时,大脑表现出复杂的空间和时间变化动态处理期间以及机能活动变化在静止状态20.,21),必须考虑。动态(d) FC分析评估大脑活动波动的秒分钟22,23),已被用于建立偏头痛患者的丘脑皮层的活动配置文件(24]。结合集团ICA dFC的大脑网络也被检查发现偏头痛脑的功能特征和揭示偏头痛相关功能网络比传统的静态分析(25]。基于动态功能连通性比较模式偏头痛与持久创伤后头痛、偏头痛和持续的创伤后头痛10之间的显著差异地区对被发现(26]。从多通道结构的角度,展开大规模脑网络之间的拓扑属性进行了调查在偏头痛患者中,结果表明,动态FCs和相应的全局拓扑属性偏头痛患者和健康对照组之间有显著差异,而当地拓扑属性和动态波动很容易受窗口宽度(27]。

上述研究结果表明,偏头痛可以调查的功能动态。为此,在这项研究中,我们使用了一个汽车——(一)系里twice-clustering建立dFC概要文件在偏头痛基于rs-fMRI数据。我们推测,除了migraine-specific dFC模式(DFCPs),有一般DFCPs也存在于这两个科目。结果表明,可以检测到特定的模式和特定的大脑区域对偏头痛患者,并将其用于偏头痛的临床诊断。

2。材料和方法

2.1。数据采集

总共有34个偏头痛患者(19男性和15个女性;平均年龄36.12岁(范围:17-58年))的神经学部门招募上海第六人民医院东隶属于上海大学医学和健康科学。所有程序都是独立的伦理委员会批准上海第六人民医院东校区,和所有参与者提供知情同意参与这项研究。偏头痛患者被诊断为慢性偏头痛头痛疾患根据国际分类第3版(测试版)标准(28]。rs-fMRI数据获得使用3 T扫描仪(德国西门子,埃朗根)。扫描过程中,受试者醒着,被指示不要认为,保持静止。扫描参数如下: (包括所有的大脑区域), 年代,时间的数量 ,扫描 ,芯片上的 毫米,片 毫米。rs-fMRI数据34名正常对照组(14男性和20名女性;平均年龄21.4岁(范围:18-26年))对照组获得从一个免费的公共数据库(http://fcon_1000.projects.nitrc.org/fcpClassic/FcpTable.html),缩写为Beijing_Zhang于峰(音)博士被释放的气力;扫描的参数如下:切片 (包括所有的大脑区域), 年代,时间的数量 ,扫描 ,芯片上的 毫米,片 毫米。上面的所有数据被用于发表论文(27]。检查结果的可重复性,附加rs-fMRI 34名正常对照组的数据(19岁男性和15个女性;平均年龄36.18岁(范围:19 - 62岁))也获得一个免费的公共数据库(http://fcon_1000.projects.nitrc.org/fcpClassic/FcpTable.html),缩写为洲际弹道导弹由阿兰·c·埃文斯发布;扫描的参数如下:切片 (包括所有的大脑区域), 年代,时间和数量 基于未配对的年龄值为0.9844 - - - - - -测试与韦尔奇的校正和表示洲际弹道导弹和偏头痛患者之间没有显著差异,这意味着洲际弹道导弹的数据与偏头痛患者组的准确性和年龄。

2.2。数据预处理

rs-fMRI数据预处理与数据处理助理静息状态功能磁共振成像(29日),涉及片时间校正和头部运动,空间归一化和空间平滑。片时间校正之前,第一个10时间点被移除,中间部分是作为校正的参考系。Sinc插值和6°转换被应用于消除时间和空间偏移量,分别。最小化工件,数据有> 1.5毫米的位移在任何方向或头 被丢弃。空间标准化涉及reslicing mm使用echoplanar成像蒙特利尔神经学研究所发布的模板。6毫米的高斯核是用于平滑数据。

2.3。与Twice-Clustering A-DFCM

框架为A-DFCM twice-clustering包括dFC分析使用滑动时间窗口,自动分割算法 - - - - - -意味着集群结合层次聚类(图1)。第一步涉及提取感兴趣的时间序列的每个区域(ROI)。根据皮尔逊相关性,dFC矩阵采用滑动时间窗口的方法。自动分割算法被用来构建整个大脑quasistable连接体模式(WQCP)样本集(部分2。4)。twice-clustering算法,包括 - - - - - -手段和分层聚类被用来获得集群为每个样本在一套WQCP标签。具体的和一般DFCPs被确定通过分析组间差异分配比为每个DFCP(部分2。5)。本地网络指标的计算来确定特定DFCP重要的脑区。最后,与独立2-sample提取dfc明显不同 - - - - - -为每个普通DFCP测试;交叉展开被确定为现有的所有通用DFPCs和被用来评估两组之间的差异(部分2。6)。

2.4。自动生成WQCPs

对于每个主题,Brainnetome阿特拉斯(30.)在210年与246年roi皮质和36皮层下亚区被用来提取时间序列包含预处理rs-fMRI信号值。平均时间序列计算基于平均rs-fMRI信号值的ROI。对于每个问题,意味着时间序列被定义为 在哪里 ( ; )的平均时间信号值是所有体素的 th ROI的 时间点, 是时间点的长度。

大脑信息处理的变化随着时间的推移,俱乐部在大脑中进行时间转换(20.,31日]。一个滑动时间窗口(32)是用来评估FC动力学。平均时间序列 第一次被划分为时间片段;的部分 th ROI的 th表示为时间点 在哪里 ; 窗口的长度;和步长为1。我们决定, 是12对偏头痛患者和正常对照组18,时间36的年代。

2时间之间的皮尔逊相关部分在同一时间点在所有roi计算确定展开,如下所示:

dFC矩阵是由所有dFC值在给定的时间点相同的主题。dFC矩阵的 时间点被定义为 在哪里 , ,

dFC强度(dFC)向量是通过添加所有的绝对值dFC同样的ROI,如下: 在哪里

展开所有向量被命令根据时间点,和每个主题的展开矩阵构造如下所示:

插图展开矩阵分为几个部分基于相似之处相邻的颜色行。在以前的工作33,34),段点手动;为了提高效率在目前的研究中,采用自动定位通过计算相邻行之间的欧氏距离。如果之间的距离 th和 th行之间的比 th和 行和之间 th和 行,然后点 被选为分段点。一个展开矩阵喷气式colormap,如图所示2随着相邻行之间的欧氏距离矩阵(图展开2);可以看出,部分点是欧几里得距离曲线的峰值点和矩阵分离成不同的组件。

一旦段点定位和标记,展开矩阵分为几个部分;对于这些,WQCP ( )向量是通过时间平均。WQCPs从所有受试者组装形成WQCP数据集,进行了分析与机器学习方法获取大脑DFCPs。

2.5。识别特定的/ DFCPs将军

特定DFCPs描述特定于偏头痛患者大脑状态,而一般DFCPs节目异同的大脑状态2组。以识别特定和一般DFCPs WQCP中的每个WQCP样本数据集的偏头痛和正常对照组被分割到不同的集群通过应用twice-clustering算法,包括 - - - - - -意味着和分层聚类。在传统的 - - - - - -意味着集群,随机生成的初始聚类中心,妨碍了算法的优化性能,使其不方便使用。因此,分层聚类是用于确定初始中心,和所有WQCP样本分为17个集群基于Davies-Bouldin指数(35];这些被认为是DFCPs揭示大脑的动态功能布局(即2状态。偏头痛和正常)。所有dFC矩阵匹配每个集群的每个WQCP夺回。意味着dFC矩阵的维数 都是通过平均dFC矩阵在偏头痛患者的时间维度,正常对照组,两组被定义为各自的重心。

在分组过程之后,每个样本有DFCP WQCP标签从1到17。每个DFCP WQCP样本的分布比率计算为每个主题。我们还比较了偏头痛患者和正常对照组之间的分配比独立2-sample - - - - - -为每个DFCP使用阈值的测试 DFCP被认为是特定的,如果显示显著差异在两组之间的分配比例;否则,它被认为是一种普通DFCP。

2.6。具体分析/ DFCPs将军

特定DFCP,本地网络指标计算基于其质心偏头痛组大脑关键区域的提取。对于每个节点,当地metrics-i.e 2。、学位 (36)和参与系数 (37]-使用大脑连通性计算工具箱(https://sites.google.com/site/bctnet/);这些都是补充表中描述S1。阈值(即。,ratio of the number of existing edges to the maximum possible number of edges in the graph [=30,135]) used in this study ranged from 10% to 40%. As there was a high correlation between metrics and threshold values for each node and no uniform criterion for threshold selection, the area under the curve (AUC) of each metric was calculated to eliminate threshold randomness [38]。

大脑关键区域通常使用程度确定 和参与系数 (39,40]。一个节点度越大,越边缘连接到该节点;因此,学位是最简单和最常见的方法来识别关键节点。参与系数是另一个指数来评估节点的重要性;大系数显示参与更多的模块,可以被认为是信息集成的中心。在这项研究中,我们确定了关键的大脑区域的基础上 值> 1标准差均值以上网络中的所有节点(41]。

对于一般DFCPs,组间差异进行评估的比较展开dFC与独立样本矩阵 - - - - - -测试在一个阈值 值< (0.0001/30135)。动态功能连接的数量在30135年1 dFC矩阵。大脑区域对应于检测动态功能连接被确定。

3所示。结果

3.1。比例分配WQCP样本重采样

总共17 DFCPs提取使用twice-clustering算法;DFCP4不同显著偏头痛患者和健康对照组之间被认为是一个特定的DFCP,而其余DFCPs被视为一般。WQCP样本的比例分布对应于偏头痛和正常对照组比较(图17岁以下集群3)。DFCP4显示两组之间的差异大于其他DFCPs;同时,比例分布广泛的偏头痛患者比正常对照组,暗示DFCP4由大量样本前者但很少从后者并可能因此DFCP特定于偏头痛。

我们评估随机重采样数据的重现性。比例分布在4重采样过程的采样率50%和4 90%的采样率显示1集群差别显著2组(补充图S1)。这个集群和DFCP4之间有很强的相关性,表明它与特定的DFCP。补充表中列出了相关系数S2

为了说明造成的差异不同的窗口长度,我们计算DFCPs基于窗口的长度12使用Beijing_Zhang年代和60年代的数据集。率分布的窗口长度12年代和60年代也证明1集群有两组(补充图之间最显著的差别S2)。除此之外,相关系数(补充表S3)是强这个集群和DFCP4之间,代表这是与具体DFCP兼容。

匹配的性别和年龄的原因,我们的ICMP数据集控制集团的窗口长度12年代,36个年代,60年代以提取DFCPs。率分布的窗口长度12年代,36个年代,60年代表现有显著差异1两组(补充图之间的集群S3),也有很强的相关性与DFCP4暗示这是与特定DFCP一致。补充表中列出了相关系数S4

3.2。具体DFCP

全矩阵视图的DFCP4偏头痛组如图4(一),和连接模式 投射到一个标准的大脑表面如图4 (b)如前所述(33,34]。程度和参与DFCP4系数计算以确定大脑区域偏头痛的关键。学位或参与的roi的AUC值系数> 1标准差均值DFCP4如图5;关键的ROI检测到这2种ROI的交集表所示1。图6显示的关键roi DFCP4投射到一个标准的大脑表面;这是可视化,连接强度决定,使用BrainNetViewer [42]。


ROI数量 缩写 解剖和修改细胞构筑的描述

1 A8m 内侧Brodmann面积8额上回的额叶
66年 A1/2/3ll Brodmann面积1/2/3(下肢地区)在额叶的近中心小叶
181年 A23v Brodmann面积23(腹侧区)边缘叶的扣带回
182年 A23v Brodmann面积23(腹侧区)边缘叶的扣带回
191年 rCunG 吻侧楔片回腹内侧枕叶皮层枕叶
192年 rCunG 吻侧楔片回腹内侧枕叶皮层枕叶
195年 rl 吻侧舌回腹内侧枕叶皮层枕叶
197年 vmPOS 腹内侧parieto-occipital沟在腹内侧枕叶皮层枕叶
198年 vmPOS 腹内侧parieto-occipital沟在腹内侧枕叶皮层枕叶
221年 全科医生 苍白球在基底神经节
231年 mPFtha 内侧前额叶皮层下核丘脑
234年 mPMtha 运动前区皮层下核丘脑
235年 mPMtha 运动前区皮层下核丘脑
239年 PPtha 后顶叶皮层下核丘脑
245年 rl 侧前额叶皮层下核丘脑
246年 lPFtha 侧前额叶皮层下核丘脑

3.3。一般DFCPs和组间差异

16一般DFCPs可视化和投射到一个标准的大脑表面(图7)。边缘的强度> 0.75。图8显示信息与16总体DFCPs偏头痛和正常对照组。通过分析明显不同的交集在每个通用DFCP展开,我们确定了3 dfc是存在于所有一般DFCPs;这些都是投射到大脑皮层表面(图9)。和3 dfc的roi是主要分布在Brodmann面积10,Brodmann面积32,基底节和丘脑。详细信息3中的每个大脑区域展开提出了表必威24902


ROI数量 缩写 解剖和修改细胞构筑的描述

13 A10m 内侧Brodmann面积10额上回的额叶
187年 A32sg Subgenual Brodmann面积32边缘叶的扣带回
219年 vCa 腹侧尾状皮层下核的基底神经节
221年 全科医生 苍白球皮层下核的基底神经节
231年 mPFtha 内侧前额叶在丘脑皮层下核丘脑
237年 rTtha 吻侧颞丘脑皮层下的丘脑核

从Brainnetome获得ROI的描述和缩写也是阿特拉斯(30.]。

4所示。讨论

4.1。DFCP特定于偏头痛

这项研究的结果表明,偏头痛与特定DFCP相关联。几个神经成像研究表明,疼痛引发跨网络活动的大脑区域(称为疼痛矩阵),包括初级(S1)和中级(S2)躯体感觉皮层、前扣带回皮层(ACC),辅助运动皮层区,PFC,丘脑,杏仁核,基底神经节,和脑岛(43- - - - - -45]。疼痛的感觉不仅仅被认为是由于激活1或多个特定大脑区域的疼痛矩阵也信息流和集成在这些领域(46,47]。Brodmann面积10排序中可能发挥重要作用,集成和高级处理疼痛的信息和痛苦48]。此外,成像研究显示异常信息处理与疼痛相关的大脑区域的活动也在偏头痛患者中,包括ACC、丘脑、脑岛、PFC (49- - - - - -51]。在目前的研究中,DFCP4大脑区域与强大的连接包括Brodmann面积1/2/3(中央后gyrus-i.e初级躯体感觉皮层。S1) Brodmann面积6(二级电机cortex-i.e。,S2),Brodmann area 10 (anterior PFC), Brodmann areas 24 and 32 (ventral and dorsal ACCs, respectively), insular gyrus, basal ganglia, and thalamus (Figure4),表明这些roi疼痛处理密切相关。roi不疼痛矩阵的一部分,但也与偏头痛或痛苦是Brodmann区域4(初级运动皮层),Brodmann区域5(顶叶小叶)Brodmann地区7 (visuomotor协调),后顶叶皮层,medioventral枕叶皮层,符合从先前的研究发现偏头痛和痛苦。例如,刺激的运动皮层一直用于治疗慢性疼痛(52],和刺激的区域5/7显示这个区域是最与疼痛感知密切相关(53]。FC在左后扣带皮层(PCC)被发现在先兆型偏头痛患者增加54]。视觉皮层的参与可以解释为什么偏头痛患者体验畏光。因此,DFCP4确定在本研究可能反映了偏头痛的神经机制。

为了更详细地研究这个DFCP,我们分析网络指标。根据程度,选择在DFCP4 roi主要分布在Brodmann地区1/2/3,4,8日,23岁和37;枕叶、基底神经节;和丘脑。根据参与系数,选择在DFCP4 roi主要分布在Brodmann地区1/2/3(下肢区域),4(下肢区域),8(内侧区域),23(腹侧区),37(背外侧区);caudoposterior颞上沟;枕叶、基底神经节;和丘脑。从ROI的两个集合的交集,我们确定了16个关键ROI,主要分布在Brodmann地区1/2/3(下肢区域),8(内侧区域),和23(腹侧区);枕叶; basal ganglia; and thalamus. Brodmann areas 1/2/3 and 8, basal ganglia, and thalamus belong to the pain matrix whereas Brodmann area 23 and occipital lobe are implicated in migraine.

ROI1包括语言的功能认知、工作记忆和疼痛预期[55];ROI66对疼痛的定位有关,运动,和吞咽;ROI181 ROI182参与认知和情感;,ROI192 ROI191 ROI195、ROI197 ROI198相关记忆,认知和视觉感知。除了他们参与疼痛、ROI221 ROI231, ROI234,和ROI235相关的想象力和执行行动;ROI239参与行动的执行;和ROI245 ROI246参与疼痛监控、体觉疼痛知觉,执行的操作。16 roi的DFCP4 9对疼痛处理有关。此外,情感,认知,行为,和视觉影响偏头痛,这可以解释为什么偏头痛患者可能经历视觉和记忆问题以及认知功能障碍(56,57]。

4.2。一般来说DFCPs之间的相似和差异之处

有16个通用DFCPs相似性反映在偏头痛患者和正常人之间的大脑功能。在静息状态,我们观察颞FC模式(数据的变化78),这与先前的报道是一致的(31日,33,34]。涉及的所有通用DFCPs默认模式网络的几个地区(静)58,59),这是与dFC [60]。静的核心领域是mPFC, PCC,卓越的额叶皮质,楔前叶,顶叶小叶,外侧颞叶皮层和海马旁回61年,62年]。除了有重叠的大脑区域,每个DFCP不同于静。DFCP14的roi和DFCP15是最类似于静,与功能之间的直接连接枢纽PCC和mPFC等。此外,这两个DFCPs覆盖顶叶和枕叶,比DFCP14 DFCP15稀疏的连接。DFCP1、DFCP2 DFCP3静息活动但是有更多的两半球间的连接在顶叶,岛叶、基底节和丘脑。除了连接静,DFCP5 DFCP6, DFCP17显示更多的两半球间的连接顶叶,额叶、枕叶;DFCP6涉及更多的额叶活动而DFCP17更高密度的关系,尤其是在视觉领域。DFCP8、DFCP13 DFCP16也静展出活动但显示更大的俱乐部在额叶和颞叶皮层下核,与DFCP8 DFCP13涉及更多的连接在额叶和枕叶,分别。DFCP10在静息和DFCP3参与活动;前有更多的两半球间的连接在额叶皮层下核,后者和丘脑,更多的远程连接。 DFCP12 had connections in the parietal and frontal lobes with long connections between these 2 areas. DFCP7 showed the highest degree of complexity and the largest number of connections in all brain regions, indicating that the brain is highly active in the resting state [33,34];这是证明的事实,它消耗了大约20%的能源产生的身体虽然仅占总额的2%体重(63年,64年]。DFCP9刚刚几个稀疏连接,证明大脑是一个真正的静息状态。

偏头痛患者一般表现出异常的dFC DFCPs与正常对照组相比(图8)。三双dfc在场每个DFCP(图9和表2)。这些展开的roi分布在A10m(在上额叶面积10),A32sg ACC面积(32),基底节、丘脑和组件的疼痛矩阵。因此,即使在一般DFCPs,有功能的roi的差异可能对偏头痛的临床意义。

4.3。静态FC和DFCP特定于偏头痛

本文静态网络的关键roi提取基于静态功能连通性以同样的方式,它被称为补充表S5。根据两个属性,15 roi可以提取至关重要。与DFCP4相比,ROI181、ROI182 ROI195, ROI197同时提取。roi的静态网络主要是额叶,边缘叶、枕叶。除了上面的大脑区域,也具体DFCP提取大脑区域分布在基本的神经节和皮层下原子核,这也与偏头痛相关的先前的研究。可以看到,这些都是关键的roi显示通过改变时间尺度从静态到动态的功能连通性,可以提供不同的视角和引用来理解偏头痛的神经机制。

4.4。不同的数据集和不同的窗口长度

结果显示,具体DFCPs获得来自不同数据集和不同的窗口长度有很强的相关性。这可能是由以下原因造成的。首先,本文采用分段的方法,平均,和聚类,可以减少不同的窗口长度的影响。无论多长时间窗口长度,展开矩阵会自动分成不同部分平均,这可能减少不一致引起的不同的窗口长度。其次,当时间尺度动态和更小,它可以更好地揭示了好信息网络节点可能不显示的静态网络和可能减少的影响不同的TR从不同的数据集。因此,特定DFCP通过这种方法具有一定的可靠性和可重复性。

4.5。分段和聚类

在先前的研究65年,66年),动态功能连通性是用于考虑单个样本的聚类方法是一个很好的方法。在我们的研究中,可以看到从图2相邻的dfc是相似的颜色,所以插图展开矩阵可分为几个部分基于相似之处相邻的颜色行减少计算量和提高效率。出于这个原因,我们采用分割的方法提前然后集群。此外,自动定位的方法可以避免错误引起的人类,这有利于该方法的广泛应用。

4.6。局限性和未来的发展方向

这项研究有一些局限性。首先,我们没有分析不同亚型的偏头痛,这可能DFCPs截然不同。其次,颞DFCPs没有调查之间的关系。在未来的研究中,我们将构建一个模型基于migraine-specific DFCP和相关的roi,可以作为临床医生诊断参考和验证该模型的特异性和敏感性。

5。结论

在这项研究中,我们使用了与twice-clustering A-DFCM阐明偏头痛患者的神经基础。在这个模型中,一种新型的方法自动生成WQCPs rs-fMRI数据分割的效率和精度,改善 - - - - - -意味着集群结合层次聚类消除随机性。使用这种方法,独立2-sample - - - - - -测试中,我们发现17 DFCPs包括16将军和1,偏头痛的病理特征密切相关,可以作为一个敏感的和特定的神经影像诊断的生物标志物。我们工作的另一个重要的发现是,一般DFCPs与6关键脑区有关,因此补充神经成像特性,可以帮助区分偏头痛患者与正常人。

数据可用性

偏头痛患者的数据从神经学部门获得上海市第六人民医院东隶属于上海大学医学与健康科学和独立的伦理委员会批准上海第六人民医院东校区。根据人类遗传资源管理条例》公布的中国政府为了确保病人的隐私,这些数据不可用。正常对照组的数据从一个免费的公共数据库,可以获得访问http://fcon_1000.projects.nitrc.org/fcpClassic/FcpTable.html

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

作者的贡献

WN WZ,司法院、西北设计研究。WN和司法院进行了实验。WN, LZ、YL和直流分析数据。WN, WZ、JD和y写的手稿。

确认

这项工作得到了国家自然科学基金(批准号31870979,61701318,61701298号和61906117号),浦东新区科技发展基金(批准号PKJ2014-Y08), SUMHS种子基金项目(批准号sfp - 18 - 20 - 14 - 006),上海帆船项目(批准号19 yf1419000),和科技支持上海市科学技术委员会项目(批准号19411971400)。

补充材料

本文包含辅料的在线版本,其中包括支持本文表和数据,提供给授权用户。(补充材料)

引用

  1. t . j . Schwedt c c。蒋介石,c, d . Chong, d . w . Dodick“功能性核磁共振的偏头痛,”《柳叶刀神经病学,14卷,不。1,第91 - 81页,2015。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  2. l . j . Stovner t·j·施泰纳和g . l . Birbeck“偏头痛:第七功能失效,”《华尔街日报》的头痛和痛苦,53卷,不。2、227 - 229年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  3. 小川,t·m·李,a·r·凯和d . w .坦克,“脑部磁共振成像对比依赖血液氧合,“美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国,卷87,不。24日,第9872 - 9868页,1990年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  4. y . f .藏,y, c . z朱et al .,“改变基线大脑活动在儿童多动症了静息状态功能磁共振成像,”大脑与发展卷,29号2、83 - 91年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  5. h·c·富k . Li刘et al .,“低频振幅异常波动在静息状态功能磁共振成像在没有先兆的偏头痛患者,”中国结合医学有氧/脑血管疾病杂志》上13卷,第1836 - 1833页,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  6. y藏,t .江,y, y,他和l .田”区域同质性的功能磁共振成像数据分析方法,科学杂志,22卷,不。1,第400 - 394页,2004。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  7. 任y, z . k . Li勇,h·张,和邹y, z . Tan“研究大脑皮层区域同质性基于功能磁共振成像在没有先兆的偏头痛患者,”中国结合医学有氧/脑血管疾病杂志》上13卷,第184 - 181页,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  8. z z Xi, w . Zhihong杨et al .,“改变大脑皮层和皮层下当地偏头痛先兆的使用和不连贯性:从静息状态功能磁共振成像的证据,”中华易雪卷,95年,第3200 - 3196页,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  9. k·d . Yu元,l .赵et al .,“区域同质性异常患者发作先兆型偏头痛:静息状态的一项研究中,“在生物医学核磁共振,25卷,不。5,806 - 812年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  10. j·l .风扇h . Li卓et al .,“人类brainnetome阿特拉斯:一个新的脑图谱基于正如架构,”大脑皮层,26卷,不。8,3508 - 3526年,2016页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  11. j·l . Ren x, z . Wang, d, c . Wang et al .,“偏头痛,大脑静息状态的功能连通性。”大脑和神经疾病杂志》上22卷,第191 - 188页,2014年。视图:谷歌学术搜索
  12. 李美国,任y, y, z,和y .邹,”研究基于静息状态默认模式网络在没有先兆的偏头痛患者,”中国结合医学有氧/脑血管疾病杂志》上》12卷,第571 - 570页,2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  13. 比比Biswal和j·l·乌尔姆,”盲源分离的多个信号来源的功能磁共振成像数据集使用独立分量分析,“计算机辅助断层扫描杂志》上,23卷,不。2、265 - 271年,1999页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  14. y史,曾w: Wang和d·陈,“一群小说功能磁共振成像数据分析方法提取的基于数据驱动的参考组主题,“计算机在生物医学方法和项目,卷122,不。3、362 - 371年,2015页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  15. y史,曾w:王,l .赵”一个新的约束时空ICA方法基于多目标优化的功能磁共振成像数据分析,“IEEE神经系统和康复工程,26卷,不。9日,第1699 - 1690页,2018年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  16. t . Uehara t,山崎裕,t . Okamoto et al .,“效率的“小世界”大脑网络取决于意识层面:静息状态功能磁共振成像研究中,“大脑皮层,24卷,第1539 - 1529页,2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  17. 秋,j . Wang y徐et al .,”图理论分析揭示了中断整个大脑功能网络的拓扑属性在颞叶癫痫,”临床神经生理学,卷125,不。9日,第1756 - 1744页,2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  18. j . d . Chen Yang w .曾庆红,y, l .焦和n . Lei-Jiao王“偏头痛患者大脑功能连通性的调查基于复杂网络分析,“中国医学影像杂志》上,23卷,第422 - 418页,2015年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  19. t·雪k元,l .赵et al .,“内在大脑网络异常先兆型偏头痛在静息状态功能磁共振成像显示,“《公共科学图书馆•综合》,7卷,不。12篇文章e52927 2012。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  20. 诉d·卡尔霍恩r·米勒g . Pearlson和t . Adalı”chronnectome:时变连接网络的下一个前沿fMRI数据发现,“神经元,卷84,不。2、262 - 274年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  21. c . Chang和g·h·格洛弗,”静息状态脑连接的时频动态测量功能磁共振成像,”科学杂志,50卷,不。1,第98 - 81页,2010。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  22. r·m·哈奇森t . Womelsdorf e·a·艾伦et al .,“动态功能连通性:承诺、问题和解释,“科学杂志卷,80年,第378 - 360页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  23. t·a·m·g·Preti博尔顿,d . Van De城镇“动态功能连接体:最先进的和观点。”科学杂志卷。160年,41-54,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  24. 傅y, z,曾庆红f . et al .,“异常丘脑皮层的网络动态偏头痛,”神经学,卷92,不。23日,pp. e2706-e2716, 2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  25. m·j·李,B.-Y。公园,曹,S.-T h .公园。金,c。钟”,偏头痛的动态功能连通性的大脑:静息状态功能磁共振成像研究中,“疼痛,卷160,不。12日,第2786 - 2776页,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  26. g . Dumkrieger c . d . Chong k·罗斯,诉贝里沙和t . j . Schwedt“静态和动态功能连通性之间的差异偏头痛和持久的创伤后头痛:一个静息状态的磁共振成像研究中,“头痛,39卷,不。11日,第1381 - 1366页,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  27. y史,曾w:王,j .杨“多渠道层次功能集成为偏头痛之间大规模脑网络分析:一项功能磁共振成像研究,“科学杂志:临床卷28日,p。102462年,2020年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  28. 头痛分类委员会国际头痛协会”,头痛疾患的国际分类,第3版(测试版),“头痛,33卷,不。9日,第808 - 629页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  29. C.-G。燕和Y.-F。藏,“DPARSF: MATLAB工具箱“管道”静息状态功能磁共振成像数据分析”,神经系统科学卷,4 p。13日,2010年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  30. k .粉丝,l . Ren x Zhang et al .,“异常在静息状态功能磁共振成像与先兆偏头痛患者发作期间,“大脑和神经疾病杂志》上,24卷,第99 - 95页,2016年。视图:谷歌学术搜索
  31. s·m·史密斯,k·l·米勒,s . Moeller et al .,“Temporally-independent功能的自发的大脑活动模式,”美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国,卷109,不。8,3131 - 3136年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  32. 李张x l .郭x et al .,“任务状态的描述和任务绩效的大脑状态通过功能连接体模式,”医学图像分析,17卷,不。8,1106 - 1122年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  33. 李x d·朱x江et al .,“动态功能——签名PTSD患者的描述和分化,“人类大脑图谱,35卷,不。4、1761 - 1778年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  34. 施w . n . Wang曾庆红,y, h .严”大脑功能可塑性由职业经验:海员的静息状态功能磁共振成像研究,“心理学领域,8卷,p。1786年,2017年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  35. d·l·戴维斯和d . w . Bouldin集群分离的人制定出的措施”,IEEE模式分析与机器智能,PAMI-1卷,不。2、224 - 227年,1979页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  36. m . Rubinov o·斯波恩,“复杂的大脑连通性:网络措施使用和解释,“科学杂志,52卷,不。3、1059 - 1069年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  37. r . Guimera和洛杉矶Nunes Amaral功能制图学复杂的代谢网络,自然,卷433,不。7028年,第900 - 895页,2005年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  38. 美国Achard和大肠图像”,效率和经济的大脑功能网络的成本,”PLoS计算生物学,3卷,不。2篇文章e17 2007。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  39. r·l·巴克纳j . Sepulcre t Talukdar et al .,“皮质中心揭示了内在功能连通性:映射,评估的稳定性,与阿尔茨海默氏症,”《神经科学杂志》上卷,29号6,1860 - 1873年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  40. j·d·权力,b . l . Schlaggar c . n . Lessov-Schlaggar s e·彼得森,“人类脑功能网络中心的证据”神经元,卷79,不。4、798 - 813年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  41. h·t·Itahashi t Yamada渡边et al .,“改变网络拓扑和中心组织在自闭症成年人:静息状态功能磁共振成像研究,“《公共科学图书馆•综合》,9卷,不。4篇文章e94115 2014。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  42. m·夏j . Wang, y,他“BrainNet观众:人类的大脑——神经网络可视化工具,”《公共科学图书馆•综合》,8卷,不。7篇文章e68910 2013。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  43. r . Peyron m . Frot f·施耐德et al .,“operculoinsular皮层的作用在人类疼痛处理:证据从宠物融合,功能磁共振成像、偶极子模型、颅内的录音和诱发电位,”科学杂志,17卷,不。3、1336 - 1346年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  44. r·d·Treede d·r·Kenshalo r·h·格蕾丝和a·k·琼斯,“皮质表示痛苦,”疼痛,15卷,不。1、3 - 5,1992页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  45. g . n .凡尔纳·m·e·罗宾逊,d . d .价格,“痛苦的表征在大脑中,”当前风湿病学报告》第六卷,没有。4、261 - 265年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  46. A . Mouraux A . Diukova m·c·李·r·g .明智和gdp Iannetti,“多重调查的功能意义的“矩阵”、“疼痛科学杂志,54卷,不。3、2237 - 2249年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  47. 特蕾西,“在人类的大脑痛觉,”目前在神经生物学的观点,15卷,不。4、478 - 487年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  48. k .彭s c·斯蒂尔l .一步和d . Borsook”Brodmann面积10:整理、整合和高水平处理的痛觉和痛苦,“神经生物学的进展卷。161年,22页,2018页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  49. r . Peyron b·劳伦和l . Garcia-Larrea”升值par l 'imagerie fonctionnelle des la douleur回应大脑。Revue et meta-analyse。”Neurophysiologie倩碧/临床神经生理学,30卷,不。5,263 - 288年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  50. 特蕾西,“神经影像学的疼痛机制”,当前的舆论支持和姑息治疗,1卷,不。2、109 - 116年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  51. 程t雪,k元,p . et al .,“区域自主神经活动的变化和相应的大脑电路变化在静息状态在没有先兆的偏头痛,”在生物医学核磁共振,26卷,不。9日,第1058 - 1051页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  52. j。Lefaucheur, x德鲁,p . Cunin et al .,“运动皮层刺激治疗难治性周围神经性疼痛,”大脑,卷132,不。6,1463 - 1471年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  53. a . v . Apkarian a . Darbar b·r·克劳斯·a . Gelnar和n·m·Szeverenyi”区分皮质相关疼痛知觉刺激标识:颞fMRI活动的分析,“神经生理学杂志,卷81,不。6,2956 - 2963年,1999页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  54. j . Zhang j .苏王m . et al .,“增加默认模式网络连接和提高区域同质性偏头痛患者没有光环,“《华尔街日报》的头痛和痛苦,17卷,不。1,p。98年,2016。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  55. z h . y . Chen Liu Jin, g .刘和张问:“功能活动映射在牙科疼痛的预期,”华口羌族yj雪,24卷,不。2、121 - 124年,2006页。视图:谷歌学术搜索
  56. f·勒水虎鱼,g . Zappala s Giuffrida et al .,“记忆干扰偏头痛有或没有光环:策略问题?”头痛,20卷,不。5,475 - 478年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  57. 美国淡水河谷“偏头痛如何影响认知功能:从巴尔的摩ECA发现,“神经学,卷69,不。8,810 - 810年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  58. m·d·福克斯和m . e . Raichle“自发波动与功能性磁共振成像的大脑活动所观察到的,“自然评论。神经科学,8卷,不。9日,第711 - 700页,2007年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  59. m . e . Raichle A . m .麦克劳德,A z斯奈德,w . j .权力,d . A . Gusnard g·l·舒尔曼,“大脑功能的默认模式,”美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国,卷98,不。2、676 - 682年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  60. 他问:邹,梁x y,和y杨”耦合功能连通性和区域脑血流量显示网络中心的人类大脑的生理基础,”美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国,卷110,不。5,1929 - 1934年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  61. r·l·巴克纳j . r . Andrews-Hanna d·l·沙克特,“大脑的默认网络,”纽约科学院上,卷1124,不。1,1-38,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  62. d . a .公平,a·l·科恩:美国f . Dosenbach解释et al .,“成熟大脑的默认网络的架构,”美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国,卷105,不。10日,4028 - 4032年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  63. m . e . Raichle和d . a . Gusnard”评价大脑的能源预算。”美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国,卷99,不。16,10237 - 10239年,2002页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  64. d .张和m . e . Raichle“疾病和大脑的暗能量,”自然评论。神经学》第六卷,没有。1,15-28,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  65. d·k·萨哈e . Damaraju b·拉希德A . Abrol刺,诉卡尔霍恩,“基于分类的方法来估计休息功能性磁共振成像的数量动态功能连通性的国家,”大脑的连接,11卷,不。2、132 - 145年,2021页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
  66. 张问:周,l . j .冯,c . z . Lo”跟踪动态功能连通性的主要国家在静止状态,”神经科学前沿,13卷,p。685年,2019年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

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