ApoE基因型对阿尔茨海默病功能脑网络影响的研究

论文摘要

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease,AD）是一种起病隐匿的、与认知能力下降相关的神经退行性疾病。研究认为,阿尔茨海默病是一个连续谱,其过程定义为临床前期主观记忆担忧（Significant Memory Concern,SMC）,轻度认知障碍（Mild cognitive impairment,MCI）及AD。阿尔茨海默病患者会对社会和家庭造成严重的负担。如果能够在痴呆前期进行诊断和干预,将对疾病的有效治疗作出巨大贡献。目前,以图论为基础的复杂网络研究发现AD谱系人群中大脑结构及功能网络存在异常变化,但其变化原因是不明确的。在有关AD发病机制的研究中,ApoEε4基因型被认为是影响疾病的重要易感因子,其多态性会对脑部创伤的反应、衰老及一些认知能力下降等造成影响。因此,若能借助图论理论,探究在ApoE基因型影响下,阿尔茨海默病谱系人群功能脑网络的差异变化情况,并找出能够有效区分AD谱系人群的差异特征,将会为阿尔茨海默病早期诊断提供新的研究思路。本研究根据诊断组将被试分为正常人（Normal Control,NC）,SMC,MCI以及AD。根据ApoE基因型,分为ApoEε4非携带者及携带者。研究借助功能磁共振影像及图论的方法,研究阿尔茨海默病谱系人群中ApoEε4携带者与ApoEε4非携带者功能脑网络属性的变化情况,并将差异特征应用于疾病诊断中,为AD辅助诊断提供依据。研究主要内容包括:（1）构建基于Power-264脑模板的功能脑网络,计算基于全脑和功能子网络的拓扑属性;（2）对全脑网络拓扑属性进行统计检验,探究ApoE基因型对AD谱系人群功能脑网络的差异影响;（3）对功能子网络进行统计检验,探究AD谱系人群中携带者与非携带者在子网络属性的变化趋势是否一致;（4）由于受教育程度能够影响痴呆进程,研究者还探究在ApoE影响下,教育程度与功能脑网络属性的相关关系;（5）为了探究ApoE基因型对AD早期诊断的影响,研究者在未考虑基因分型和考虑基因分型的情况下,分别提取AD谱系人群两两被试间存在显著诊断组差异的分类特征,使用SVM进行分类,分析ApoE影响下诊断组的分类准确率差异。研究结果表明,根据ApoE基因型细化被试组后,分类准确率都有明显的提升。本研究通过分析阿尔茨海默症谱系人群中ApoEε4非携带者与携带者的功能脑网络属性,并将显著性差异属性作为特征加入到疾病辅助诊断中。最终得到结论:ApoE携带者与非携带者功能网络属性变化存在差异,在疾病诊断中若能考虑ApoE基因分型的影响,分类准确性将会提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 AD的脑异常研究
•     1.2.2 AD的 ApoE基因研究
•     1.2.3 问题提出
•   1.3 研究内容
•   1.4 论文章节的结构安排
•   1.5 本章小结
• 第二章 静息态功能脑网络构建及指标
•   2.1 数据采集及预处理
•     2.1.1 被试选择
•     2.1.2 数据采集
•     2.1.3 数据预处理
•     2.1.4 功能脑网络构建
•   2.2 网络指标
•     2.2.1 全局网络属性
•     2.2.2 局部网络属性
•   2.3 本章小结
• 第三章 ApoE影响下阿尔茨海默病谱系人群全脑功能网络异常分析
•   3.1 全局网络属性差异分析
•   3.2 局部节点属性差异分析
•     3.2.1 节点度
•     3.2.2 节点效率
•     3.2.3 节点介数中心性
•   3.3 结果讨论
•   3.4 本章小结
• 第四章 ApoE影响下阿尔茨海默病谱系人群功能子网络异常分析
•   4.1 子网络划分
•   4.2 子网络全局属性差异分析
•   4.3 子网络局部属性差异分析
•     4.3.1 节点度
•     4.3.2 节点效率
•     4.3.3 节点介数中心性
•   4.4 结果讨论
•   4.5 本章小结
• 第五章 ApoE影响下教育程度与功能脑网络异常分析
•   5.1 认知储备
•   5.2 教育程度与脑网络属性
•     5.2.1 教育程度与全局属性的差异分析
•     5.2.2 教育程度与节点度的差异分析
•   5.3 结果讨论
•   5.4 小结
• 第六章 疾病状态辅助诊断研究
•   6.1 分类基础介绍
•     6.1.1 分类过程
•     6.1.2 支持向量机
•     6.1.3 分类性能评价
•   6.2 特征选择
•     6.2.1 NC vs SMC的分类特征
•     6.2.2 NC vs MCI的分类特征
•     6.2.3 NC vs AD的分类特征
•     6.2.4 SMC vs MCI的分类特征
•     6.2.5 SMC vs AD的分类特征
•     6.2.6 MCI vs AD的分类特征
•   6.3 分类结果
•   6.4 讨论
•   6.5 小结
• 第七章 总结及展望
•   7.1 总结
•   7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李婷

导师: 王彬

关键词: 阿尔茨海默病,主观认知下降,功能磁共振成像,脑网络,基因型,教育

来源: 太原理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技

专业: 数学,精神病学

单位: 太原理工大学

分类号: O157.5;R749.16

总页数: 84

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