SPM软件包数据处理原理简介——第一部分:基本数学原理

SPM软件包是当前国际上流行的进行脑功能成像数据分析的软件之一,功能强大,并且能够很方便地应用于多种脑功能成像数据的处理中.文章第一部分将简要介绍SPM软件包进行数据预处理、统计模型建立和估计的基本数学原理,在第二部分将介绍它在PET和fMRI数据处理中的具体应用模型.     

CFT-PET脑功能成像标准模板的制作与验证

目的 制作CFT-PET脑功能成像标准模板,以便使用统计参数图(SPM)进行统计分析.方法 对11例晚期帕金森病(PD)患者、10名正常人进行CFT-PET显像.用10名正常人的显像数据制作标准模板,并用PD组的数据验证标准模板的可用性.结果 SPM分析结果显示,相对于正常对照组,PD组纹状体两侧仅出现多巴胺转运蛋白(DAT)降低区域,且PD组纹状体受损重的一侧DAT降低区域大于对侧,分析结果证明了模板的可用性.结论 采用本文方法制作的脑功能成像标准模板能够成功分析CFT-PET的成像数据,SPM为一种准确客观的统计分析方法.     

利用独立成分分析实现成组的fMRI信号的盲分离

独立成分分析(ICA)作为盲源分离的一种有效方法已经被成功的用于处理功能磁共振成像(fMRI)数据,但是通常人们只是考虑处理单个被试的数据,对于多个被试的情况却很少有人考虑,本文中分析了目前国际上比较流行的三种用ICA来处理多个被试的fMRI数据的方法,并且利用其中最好的一种方法对我们实验中获得的fMRI数据进行处理,结果表明这种方法可以快速有效地处理多个被试的fMRI数据.     

统计参数图在Alzheimer病PET成像中的应用

目的：研究统计参数图(SPM)分析方法在Alzheimer病(AD)PET成像中的作用。方法：利用^18F-FDG PET成像方法分别对11例AD及12例对照者进行PET脑显像，采用SPM方法进行分析，总结AD的成像特点。结果：SPM分析方法显示，AD患者两侧大脑皮层顶叶、颞叶、额叶及后扣带回等部位葡萄糖代谢明显降低，左、右不对称。而两侧皮层下基底节区等结构代谢不受影响。结论：SPM方法能够客观准确显示出AD患者脑代谢降低部位，为康复治疗的脑功能研究提供一种实用的工具。     

气味的刺激大脑嗅觉功能磁共振成像研究

目的 采用血氧水平依赖功能磁共振成像技术(BOLD-fMRI)研究香臭气味刺激对不同健康志愿者嗅觉功能激活区的分布特点.方法 对22名无嗅觉障碍的健康志愿者,利用愉快的香草醛和非愉快的硫化氢两种气体分别以组块设计进行刺激实验,采用单次激发梯度回波EPI序列扫描,使用MRIcro软件及SPM2软件数据后处理.结果 愉快气...     

fMRI诊断视觉持续注意状态减少假阳性激活

目的 探讨脑认知中选择性注意对感知处理过程的影响,重点观察不同视觉注意状态对视觉中枢的影响.方法 应用3.0T MR仪对9名正常志愿者进行脑功能成像数据采集,应用经典组块设计视觉刺激,通过单纯改变注视点颜色刺激并要求被试实时记录变化情况,来改变被试注意状态.采用SPM5软件对激活区进行个体及组分析处理,对图像处理中不同平滑值所得结果进行分析,并对激活位置、范围进行对比,观察正常人视觉中枢激活的变化情况.结果 在持续注意状态下视皮层以外区域脑激活显著减少,并在受试者间具有较好的可重复性.结论 持续注意状态可显著减少视皮层之外的假阳性激活,因此建议在fMRI试验的不同任务中,控制受试者注意状态,正确分析所获得结果中可能存在的混淆因素.     

采用独立分量分析观察经皮穴位电针刺激对脑功能的影响

目的使用独立分量分析方法探索督脉穴位经皮电刺激对脑功能的影响。方法使用1.5T GE Signa Excite核磁成像仪对一位女性脑外伤患者进行BOLD成像。采用组块设计,静息期与刺激期交替,组块长度均为30 s。数据处理采用GIFT、SPM5和MRIcro软件进行,并将独立分量分析与SPM软件处理的结果进行比较。结果采用GIFT中的扩展Infomax算法进行独立分量分析,显示有13个独立成分,每一独立成分包含一空间图和相应的时间变化曲线。任务相关性独立成分的空间激活图与SPM5的分析结果类似,但并不完全相同。此外,这些任务相关性独立成分的时间曲线与SPM所用的经典血流动力相应函数模型的形状并不一致。结论在使用模型依赖的数据分析方法如SPM之前,可以使用独立分量分析探索fMRI数据并获得先验知识。     

SPM与AFNI在功能磁共振成像数据处理中的应用与比较

功能磁共振成像(fMRI)在脑功能研究方面应用广泛.目前用于fMRI数据处理与分析的软件很多,以统计参数图(SPM)与功能神经影像分析(AFNI)软件应用最为广泛.本文就SPM和AFNI在fMRI中的应用及二者间的差异作一综述.     

基于VMHC方法的青少年网络成瘾静息态功能磁共振成像研究

目的基于体素-镜像同伦连接(voxel-mirrored homotopic connectivity,VMHC)技术研究网络成瘾青少年大脑半球功能连接的改变。材料与方法收集18名网络成瘾青少年以及18名配对正常对照组被试者静息态功能磁共振成像数据以及结构像数据,获取基于VMHC方法计算的被试大脑半球间的功能连接,分析组间VMHC差异以及差异脑区平均VMHC值与被试上网时间的关系,并分析VMHC对网络成瘾的诊断意义。结果网瘾组内侧前额叶VMHC显著增强(VMHC值_网瘾组=0.45,VMHC值_对照组=0.29,P<0.001),该脑区平均VMHC值与网瘾组被试周上网时间具有显著正相关(r=0.48,P=0.003)。受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线结果显示内侧前额叶平均VMHC值对于网瘾青少年具有一定的诊断价值[曲线下面积(area under curve,AUC)=0.86,最佳阈值=0.41,敏感度为72%,特异度为94%]。结论内侧前额叶增强的VMHC值提示网瘾青少年两半球间功能连接改变,并为网络成瘾的诊断提供了客观的影像学依据。     

人脑对事件相关食物视觉刺激反应的功能磁共振成像的初步研究

目的通过功能磁共振成像(fMRI)初步研究人脑对事件相关食物视觉刺激反应.方法本研究利用fMRI技术具有时间分辨率高、对人体无创并且可以对单例数据处理分析的优势,采用平面回波成像(EPI)序列,检测在饥饿状态下,人脑对事件相关食物视觉刺激反应.实验中2名健康志愿受试者,选择事件相关任务模式禁食12 h后扫描.扫描的同时接受随机播放的食物图片、非食物图片和空白模糊图片的视觉刺激.用SPM 2软件处理功能成像数据,对由三类图片所引发的感兴趣区(ROI)做相关t检验统计.结果与食物渴求相关的脑区分布在杏仁核、眶额皮质以及枕叶皮质,与既往的正电子放射扫描成像(PET)实验结果相符.结论确定与食物渴求相关的奖赏通路,对于了解人类在饥饿状态下对食物渴求的复杂认知规律,为进一步寻找有效调控人类摄食行为的手段有重要意义.