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《基于熵的人脑静息态fMRI信号复杂度分析及其应用》一、引言近年来，随着神经影像学技术的飞速发展，功能磁共振成像（fMRI）作为一种非侵入性的脑部成像技术，已经成为研究人脑功能与结构的重要手段。
其中，人脑静息态fMRI信号的分析尤为引人关注。
在众多分析方法中，基于熵的复杂度分析因其能够量化信号的复杂性和随机性，被广泛应用于人脑静息态fMRI信号的研究中。
本文旨在探讨基于熵的人脑静息态fMRI信号复杂度分析方法及其应用。
二、熵理论在静息态fMRI信号分析中的应用熵是一种衡量系统不确定性和复杂性的重要指标，被广泛应用于信息论、统计学和生物学等领域。
在静息态fMRI信号分析中，熵理论被用来量化脑部活动的复杂性和随机性。
通过计算不同脑区在静息态下的熵值，可以了解脑部活动的动态变化和功能连接。
三、基于熵的静息态fMRI信号复杂度分析方法（一）方法概述基于熵的静息态fMRI信号复杂度分析方法主要包括数据预处理、特征提取和复杂度分析三个步骤。
首先，对fMRI数据进行预处理，包括去噪、配准和标准化等操作；然后，提取感兴趣区域的信号特征，如均值、标准差和熵等；最后，利用熵理论对提取的特征进行复杂度分析，以量化脑部活动的复杂性和随机性。
（二）具体实施1. 数据预处理：采用合适的预处理方法对fMRI数据进行去噪、配准和标准化等操作，以保证数据的可靠性和准确性。
2. 特征提取：根据研究目的，提取感兴趣区域的信号特征，如时间序列数据、功率谱密度等。
同时，计算各区域的熵值，包括香农熵、近似熵等。
3. 复杂度分析：利用熵理论对提取的特征进行复杂度分析。
例如，可以通过比较不同脑区熵值的差异，了解脑部活动的复杂性和随机性的差异。
此外，还可以利用复杂网络理论，构建脑部功能连接网络，进一步分析脑部活动的复杂性和功能连接。
四、应用领域基于熵的静息态fMRI信号复杂度分析在神经科学领域具有广泛的应用。
例如，可用于研究脑部疾病的发病机制、诊断和治疗；也可用于探索脑部功能的发育和成熟过程；还可用于研究脑部活动的动态变化和功能连接等。
功能磁共振成像的进展以及应用摘要：功能磁共振（fmri) 技术因具有无创伤性、无放射性、较高的时间和空间分辨率等优点。
近年来，基于静息态功能磁共振(resting - state fmri) 技术对癫痫、老年痴呆症、精神分裂症以及抑郁症等疾病的研究是热点。
本文综述了静息态fmri 成像的基本原理及其在临床疾病研究应用。
关键词：静息态；功能磁共振；磁共振成像【中图分类号】r256.12【文献标识码】a【文章编号】1672-3783(2012)03-0020-0220世纪90年代初发展起来的血氧水平依赖的功能磁共振成像(blood oxygenation level- dependent functional mri,bold-fmri)技术具有无创伤性、无放射性、较高的时间和空间分辨率及可多次重复操作等优点，已成为现今进行脑科学和生命科学研究的重要工具。
1 简介人类大脑重量占体重的近2%，在清醒的静息态下，脑接受心输出量的11%，但却占全身总耗氧量的20%[1]。
ogawa s等人[2]于1992 年在活体上证明用mri可以测量血中氧含量，即是将核磁共振物理学和脑生理学的结合，产生了bold信号。
fmri (functional magnetic resonance imaging, fmri)技术是将传统共振成像的高分辨率解剖成像能力与核示踪的血流动态的特异性相结合，将人脑的功能像精确地投影到解剖图像上，从而成为研究大脑认识思维活动的检测技术。
fmri应用于人脑功能的研究，主要方法分为两种：一种是事件相关功能性磁共振(event-related fmri)，即为利用各种刺激诱导局部脑组织bold信号发生变化，间接反映神经元的活动；另一种为最常用的方法是静息态 fmri (resting- state fmri)，即在没有明确的输入或输出因素状态下，大脑内部发生的 bold 信号的自发调节。
静息态指的是受试者闭眼、放松、静止不动，并避免任何有结构的思维活动的状态。
丘脑底核磁共振成像技术研究进展孔维诗;路明宽;阳青松;陈智昌;仇一青;吴曦【摘要】丘脑底核(subthalamic nucleus,STN)是我国帕金森病患者接受脑深部电刺激(deep brain stimulation,DBS)治疗的主要核团.磁共振(MRI)影像个体化、精确植入电极至STN的感觉运动部要求MRI成像对STN边界清晰划分,并确保图像保真.目前使用的MRI序列可分为3大类:基于自旋回波序列的T2加权成像、反转恢复序列、扩散张量成像、各向异性分数;基于磁化转移技术的磁敏感加权成像、自由衰减的T2*成像等;基于磁敏感图像重建技术的定量磁敏感图谱.其中,定量磁敏感图谱的STN与周边的信噪比最优、边界最清晰,T2*技术次之;T2加权成像在患者戴框架时几何精度较高,适合戴框架直接定位使用.%Subthalamic nucleus (STN) is the main target nucleus for deep brain stimulation (DBS) treatment in patients with Parkinson disease.To implant the electrode on the sensorimotor part of STN individually and accurately,the boundary of STN is required to be clarified clearly on the magnetic resonance imaging (MRI) without geometric distortion.At present,there are three categories of MRI sequences:spin echo sequence including T2-weighted imaging(T2WI),inversion recovery (IR),diffusion tensor imaging (DTI),and fractional anisotropy (FA);magnetization transfer technique including magnetic susceptibility weighted imaging (SWI) and T2-weighted magnitude imaging (T2 * WI);image reconstruction technique such as quantitative susceptibility mapping (QSM).It is found that QSM can provide optimal signal-noise ratio to identify the boundary of STN,T2 * technique comessecond.T2WI has high geometric accuracy when the patients wear frame,which is appropriate for direct DBS implantation on STN with frame.【期刊名称】《中国临床医学》【年(卷),期】2017(024)006【总页数】5页(P868-872)【关键词】丘脑底核;磁共振成像;脑深部电刺激;帕金森病【作者】孔维诗;路明宽;阳青松;陈智昌;仇一青;吴曦【作者单位】海军军医大学学员旅,上海200433;海军军医大学学员旅,上海200433;海军军医大学附属长海医院影像科,上海200433;海军军医大学海医系,上海200433;海军军医大学附属长海医院神经外科,上海200433;海军军医大学附属长海医院神经外科,上海200433【正文语种】中文【中图分类】R742丘脑底核(subthalamic nucleus, STN)是我国帕金森病患者接受脑深部电刺激(deep brain stimulation, DBS)采用最多的核团[1]。
帕金森病患者脑白质高信号与运动症状及认知损害相关性研究帕金森病患者脑白质高信号与运动症状及认知损害相关性研究引言：帕金森病是一种逐渐进行性的神经系统退行性疾病，其主要特征是肌肉僵硬、震颤和运动缓慢。
然而，近年来的研究表明，帕金森病患者不仅在运动方面存在问题，还可能伴随着认知功能下降。
此外，脑白质高信号也是帕金森病患者脑部MRI扫描中常见的表现。
本文旨在探讨帕金森病患者脑白质高信号与运动症状及认知损害之间的相关性。
方法：本研究纳入了50例已经被诊断为帕金森病并进行了MRI扫描的患者。
我们通过分析MRI图像，测量脑白质高信号的体积，并将其与患者的运动症状和认知功能进行比较。
运动症状采用经典的帕金森病评分量表进行评估，包括肌肉僵硬、震颤和运动缓慢等指标。
认知功能评估采用常见的认知测试，包括记忆力、注意力、语言能力和执行功能等。
结果：研究结果显示，帕金森病患者脑白质高信号与运动症状存在显著的相关性。
特别是在肌肉僵硬和运动缓慢方面，脑白质高信号的体积较大的患者往往表现出更严重的症状。
此外，我们还观察到脑白质高信号与认知功能之间的关联。
帕金森病患者的脑白质高信号体积增大与记忆力、注意力和执行功能的下降之间存在着显著的相关性。
讨论：帕金森病患者脑白质高信号与运动症状及认知损害之间的相关性可能与病理生理机制有关。
一种可能的解释是脑白质高信号反映出胶质炎症在帕金森病中的作用。
这些炎症反应可能导致神经元的损伤和脑区域连接的受损，进而影响帕金森病患者的运动和认知功能。
此外，某些神经递质的变化也可能参与其中。
例如，多巴胺的缺乏可能导致运动症状的出现，而乙酰胆碱的变化可能与认知功能的下降相关。
结论：本研究结果支持了帕金森病患者脑白质高信号与运动症状及认知损害之间的相关性。
脑白质高信号的体积增大可能与胶质炎症以及神经递质变化等病理生理机制有关。
进一步的研究需要深入探讨这些机制，并寻找针对脑白质高信号的治疗方法，以改善帕金森病患者的运动和认知功能。
抑郁症（depression）是由多种原因引起的严重精神障碍性疾病，患者主要表现为长时间的心境低沉，并伴有睡眠障碍、意志活动下降、思维迟缓等特点，情况严重的甚至会产生轻生念头[1]。
抑郁症病人本身不仅感到痛苦，还会给家庭以及社会带来严重的经济负担[2]。
目前，国内外不少学者对抑郁症的病因学，包括遗传、生物标志物和心理社会等方面进行研究[3]，尽管不少研究表明，抑郁症患者主要在脑结构和脑功能表现异常[4-5]，然而关于抑郁症的发病机制仍尚未明确。
目前，多种影像学技术对脑部疾病和功能异常发挥了举足轻重的作用，就抑郁症而言，对其发病机制、病理生理、疗效评价等方面提供了客观依据，从而对抑郁症的诊断及治疗具有关键性的辅助作用。
例如，颅脑CT以脑部的解剖为基础，通过对功能磁共振成像在抑郁症的应用现状及进展研究黄丹，刘勇西南医科大学附属中医医院磁共振室（泸州646000）【摘要】抑郁症（depression）是一种严重的精神障碍性疾病，对个体和社会造成了严重影响。
多种影像手段，包括X线、CT、MRI、PET/CT等，在抑郁症的研究进展中发挥了重要作用。
基于磁共振成像的多种分析方法，以其独特的优势，在抑郁症诊断及指导治疗中占有一席之地。
本文就磁共振功能成像“弥散张量成像、静息态功能磁共振成像、磁共振波谱和基于体素的形态学测量”几种技术在抑郁症应用现进展进行综述。
【关键词】抑郁症功能磁共振弥散张量成像静息态功能磁共振成像磁共振波谱基于体素的形态学测量【中图分类号】R445.2文献标志码A DOI：10.3969/j.issn.2096-3351.2021.06.016 Application of functional magnetic resonance imaging in depression:Currentstatus and research advancesHUANG Dan，LIU YongDepartment of Magnetic Resonance，the Affiliated T.C.M Hospital of Southwest Medical University，Luzhou 646000，China【Abstract】Depression is a serious mental disorder that has a great impact on individuals and society.Vari⁃ous imaging methods，including X-ray，CT，magnetic resonance imaging（MRI），and PET/CT，have played an important role in the research advances in depression.Various MRI-based analytical methods，with their unique ad⁃vantages，have taken a place in the diagnosis and treatment guidance of depression.This article reviews the current application status and advances in several functional magnetic resonance imaging techniques in depression，includ⁃ing diffusion tensor imaging，resting-state functional magnetic resonance imaging，magnetic resonance spectrosco⁃py，and voxel-based morphometry.【Keywords】Depression Diffusion tensor imaging Resting-state functional magnetic resonance imaging Magnetic resonance spectroscopy Voxel-based morphometry基金项目：西南医科大学附属中医医院自然科学重点项目（2018XYLH-011）第一作者简介：黄丹，硕士研究生。
磁共振SWI技术在中枢神经系统退行性病变方面的研究进展马怡群;穆剑玲【摘要】中枢神经系统退行性病变是一类慢性、退行性神经系统疾病,它的一个显著特征就是铁异常代谢,磁敏感加权成像技术可以对脑内铁沉积的分布范围和沉积量进行定位、定量分析,对此类疾病的测量和观察提供了一种非损伤性的方法.该文就阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)、多发性硬化(MS)这三种常见疾病的国内外研究现状进行分析总结,为临床诊断提供参考依据.【期刊名称】《医学理论与实践》【年(卷),期】2018(031)015【总页数】3页(P2241-2243)【关键词】神经退行性病变;磁敏感加权成像;阿尔茨海默病;帕金森病;亨廷顿病【作者】马怡群;穆剑玲【作者单位】沧州医学高等专科学校,河北省沧州市 061001;沧州医学高等专科学校,河北省沧州市 061001【正文语种】中文【中图分类】R445.2中枢神经系统退行性病变是一种慢性进行性神经变性疾病，随着人口的老龄化，发病率逐年升高，已有研究表明，该类疾病有个共同的特征——发病脑区铁的异常沉积[1]。
磁敏感加权成像技术(SWI)是以血氧水平依赖为基础，融合其他技术发展起来，它对组织内部磁化率的变化异常敏感，铁是一种顺磁性物质，铁的过量沉积会引起相应部位的磁化率变化，磁敏感加权图像中的相位图能清楚显示出不同组织间磁化率的差异，通过测量铁沉积部位的相位值，对所得数据进行统计学分析，最终，以客观数据为依据，综合评价脑的铁沉积，为神经系统退行性病变的发现和诊断提供依据。
1 SWI的基本原理和相关概念常规MRI序列对脑组织内铁含量变化不敏感，无法有效评价因铁异常沉积而引起的相关病变。
SWI成像技术是在传统的T2*GRE序列上，采用完全流动补偿的三维梯度回波来采集信号，有效地提高了信噪比，经过一系列的变换生成幅度图和相位图，其中，对相位图经过高通滤波，滤除因化学位移和外加磁场不均匀性造成磁化率差异的影响，重点突出局部组织铁异常沉积而导致的磁化率差异，滤波之后的相位图与幅度像需再次融合，并利用相位信息生成一个相位模板来增强幅度图的对比度，经过多次处理后就得到SWI图像[2]，该图像较好地显示了静脉和铁沉积等生理结构和病理特征。
静息态功能脑网络分析[1]使用基于血液氧合水平（Blood Oxygenation Level Dependent，BOLD）的功能磁共振成像技术，是研究大脑功能的一种重要方法[2]。
研究表明，神经精神疾病患者的临床表现与其大脑功能网络连接异常是相关的[3]。
脑网络与机器学习相结合的方法已经被广泛应用到脑疾病的诊断[4]中，如精神分裂症[5]、阿尔兹海默症[6]、癫痫症[7]等。
因此，静息态功能脑网络分析方法在脑疾病的分析和诊断中非常重要。
在传统的脑网络分析中，隐含的假设是大脑功能连接在整个静息态功能磁共振扫描过程中是恒定不变的[8]。
然而，无论是在经验上还是通过实验都证明了大脑功能连接随时间推移而发生动态变化[9]。
Wee等使用滑动窗口的方法构建了静息态时间动态网络，并应用于早期轻度认知障碍病人的识别中[10]。
静息态功能脑连接的空间动态分析及分类研究高晋1，赵云芃2，Godfred Kim Mensah1，李欣芸1，刘志芬3，陈俊杰1，郭浩11.太原理工大学信息与计算机学院，太原0300242.太原理工大学艺术学院，山西晋中0306003.山西医科大学第一医院精神卫生科，太原030000摘要：现有的精神疾病分类模型仅采用脑网络的静态指标作为特征，忽略了脑网络的空间动态信息，导致分类性能不高。
为克服这一局限性，提升分类模型的性能，提出了基于功能脑连接空间动态的分类方法。
通过高维模板对脑连接进行空间动态分析，提取脑连接空间动态特征。
利用统计分析进行特征选择，构建基于静息态功能脑连接的分类模型。
通过对抑郁症患者与正常被试的分类实验结果表明，脑连接空间动态特征的分类准确率（83.0%）比传统采用脑网络的静态指标特征的分类准确率（77.8%）高5.2个百分点。
关键词：空间动态；功能磁共振成像；支持向量机；抑郁症文献标志码：A中图分类号：TP181doi：10.3778/j.issn.1002-8331.1909-0351Research on Spatial Dynamics Analysis and Classification of Resting-State Functional Brain ConnectionsGAO Jin1,ZHAO Yunpeng2,Godfred Kim Mensah1,LI Xinyun1,LIU Zhifen3,CHEN Junjie1,GUO Hao11.College of Information and Computer,Taiyuan University of Technology,Taiyuan030024,China2.College of Art,Taiyuan University of Technology,Jinzhong,Shanxi030600,China3.Department of Mental Health,First Hospital of Shanxi Medical University,Taiyuan030000,ChinaAbstract：The existing classification model of mental diseases uses the static index of brain network as the characteristic while ignoring the spatial dynamic information of brain network,which will result in an inferior classification perfor-mance.To overcome this limitation and improve the performance of the classification model,a classification method based on the spatial dynamic of resting-state functional brain connections is proposed.The spatial dynamic characteristics of brain connections are extracted by analyzing the brain connections with high-dimensional templates.By selecting char-acteristics through the statistical analysis,a classification model based on resting-state functional brain connections can be constructed.The conducted experiments distinguish between depression patients and normal subjects and the results show that the classification accuracy of model utilized spatial dynamic characteristics（83.0%）is5.2percentage points higher than that with static index（77.8%）.Key words：spatial dynamics;functional magnetic resonance imaging;support vector machine;depression基金项目：国家自然科学基金（61672374，61741212，61876124，61873178）；山西省教育厅高等学校科技创新研究项目（2016139）；山西省科技厅重点研发计划项目（201803D31043）；教育部赛尔网络下一代互联网技术创新项目（NGII20170712）。
帕金森病研究进展与康复治疗现状摘要：帕金森病是中老年人罹患的以中脑黑质多巴胺神经元进行性退变为主、多系统受累的缓慢进展的常见神经系统疾病，其病因、发病机制尚未十分明了。
目前，药物治疗仍是 PD 的最主要治疗方法，但药物治疗只能缓解症状，不能阻止 PD 病情进展。
而康复治疗则被认为可改善 PD 患者多种功能障碍，提高自理能力，推迟或减少用药剂量，甚至能延缓疾病的进展。
本文对其康复治疗现状与研究进展等情况做一综述，意在为今后的诊治和康复方法的改进提供一定的参考。
关键词：帕金森病进展康复治疗现状原发性帕金森病，简称帕金森病(Parkinson's disease, PD)是发生于中老年人群的神经系统变性疾病，隐袭起病，进展缓慢，其特征性病理改变为黑质多巴胺能神经元进行性退变减少和路易小体形成，导致纹状体区多巴胺递质减少，从而临床上出现运动迟缓、静止性震颤、肌强直和姿势平衡障碍等特征性症状，同时伴各种非运动症状，如嗅觉障碍、便秘、睡眠障碍等[1]。
帕金森病是继阿尔茨海默病之后的第2位常见的神经退行性疾病。
据推测，国人PD到 2030 年约占世界PD患者总数的50%[2]。
PD 的发病机制复杂，症状多样，常造成多种不同程度的功能障碍，严重影响患者的日常生活自理能力，导致工作能力丧失和生活质量下降[3]。
据流行病学调查，发病率随年龄增长而增加，65岁以上人群中大约有1.7%的人患有此病，高龄老人的患病率则更高[4]。
目前，药物治疗仍是 PD 的主要治疗方法，PD的康复近年逐渐受到重视。
康复治疗不仅能改善患者生活质量，推迟用药或减少用药剂量，甚至还能延缓疾病的进展[5]。
本文参考国内外研究、指南和相关文献，对 PD的研究进展与康复治疗现状进行综述，以期提升对PD 康复治疗水平和治疗技术发展，不断提高PD患者生存质量。
1、PD病因、病理及发病机制PD的病因迄今尚未明确，主要病理及发病机制晚近认为黑质-纹状体多巴胺通路变性并出现路易小体导致基底核输出过多，丘脑-皮质反馈活动受到过度抑制，作用于纹状体的神经递质多巴胺减少，乙酰胆碱相对增加，导致患者出现运动和非主动运动[6]。
冻结步态帕金森病患者脑部结构fMRI：基于体素的形态学分析陈静勿;胡杉;谢新凤;杨粤龙;吴晓玲;杨云竣;黄飚【摘要】目的:应用MRI基于体素形态学分析方法探讨冻结步态帕金森病(PD-FOG)患者的脑微观结构变化,分析PD-FOG患者脑灰质异常区域及分布特征.方法:将临床确诊的20例PD-FOG患者和18例非冻结步态帕金森病(PD-nFOG)患者纳入研究,并纳入性别、年龄和教育程度与患者组相匹配的21例健康志愿者作为对照组(HCs).采集所有受试者的全脑3D-T1WI数据,并应用基于体素的形态学分析方法进行后处理和分析.结果:与PD-nFOG患者相比,PD-FOG患者脑灰质体积异常减少(P＜0.005)的区域包括右侧4额叶(BA4、BA6)和右侧顶叶(BA3、BA40);与HCs 相比,PD-FOG患者脑灰质体积异常减少(P＜0.005)的区域包括右侧额叶(BA4、BA6)、右侧顶叶(BA3、BA40)和左侧小脑(山顶、山坡、小脑扁桃体和蚓结节).结论:PD-FOG患者不仅存在运动相关脑区(顸叶及小脑)的灰质体积异常减少,而且额叶脑灰质体积也有减少,提示PD患者发生FOG可能是运动和认知功能障碍相互影响、相互作用所导致.【期刊名称】《放射学实践》【年(卷),期】2019(034)004【总页数】6页(P411-416)【关键词】功能磁共振成像;形态学分析,基于体素;帕金森病;冻结步态;认知功能障碍【作者】陈静勿;胡杉;谢新凤;杨粤龙;吴晓玲;杨云竣;黄飚【作者单位】510080广州,华南理工大学医学院附属广东省人民医院放射科;510080广州,华南理工大学医学院附属广东省人民医院放射科;510080广州,华南理工大学医学院附属广东省人民医院放射科;510080广州,华南理工大学医学院附属广东省人民医院放射科;510080广州,华南理工大学医学院附属广东省人民医院放射科;510080广州,华南理工大学医学院附属广东省人民医院放射科;510080广州,华南理工大学医学院附属广东省人民医院放射科【正文语种】中文【中图分类】R445.2;R742.5冻结步态(freezing of gait，FOG)是帕金森病(Parkinson's disease，PD)晚期患者中常见的致残性步态障碍。
