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妊娠期糖尿病孕妇胎儿大脑沟回发育的超声评价

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中华超声影像学杂志 2024年第1期33卷 36-41页

作者：张小林朱兆领王睿丽高园刘冰冰郭梁洁袁建军赵婧革河南省人民医院郑州大学人民医院超声科郑州450003 河南省人民医院郑州大学人民医院医学遗传研究所郑州450003 河南省人民医院郑州大学人民医院临床研究中心郑州450003

目的分析妊娠期糖尿病(GDM)孕妇晚孕期胎儿大脑沟回超声特征及血流灌注情况。方法前瞻性选取2022年1-10月河南省人民医院进行中晚孕系统筛查的孕28~34周孕妇1540例,纳入GDM孕妇100例为GDM组,根据控制血糖效果将GDM组分为控制血糖效果满... 详细信息

目的分析妊娠期糖尿病(GDM)孕妇晚孕期胎儿大脑沟回超声特征及血流灌注情况。方法前瞻性选取2022年1-10月河南省人民医院进行中晚孕系统筛查的孕28~34周孕妇1540例,纳入GDM孕妇100例为GDM组,根据控制血糖效果将GDM组分为控制血糖效果满意组(GDM 1组)、控制血糖效果不满意组(GDM 2组),每组各50例。同时纳入妊娠28~34周的50例健康孕妇作为对照组。比较三组胎儿外侧裂、顶枕沟、距状沟以及扣带沟的深度之间差异,分析大脑沟回测量值与控制后血糖水平的相关性,并对三组间胎儿脐动脉搏动指数(MCPI)、大脑中动脉搏动指数(UAPI)、静脉导管搏动指数(DVPI)进行比较,以评估三组胎儿血流灌注情况的差异。结果GDM 1组与对照组外侧裂、顶枕沟、扣带沟、距状沟深度测值之间差异无统计学意义(均P>0.05),但均大于GDM 2组(P沟、扣带沟及距状沟深度与空腹血糖、餐后1 h血糖、餐后2 h血糖呈负相关(均P0.05),GDM 2组MCAPI小于对照组及GDM 1组,UAPI及DVPI大于对照组及GDM 1组(均P大脑沟回发育成熟度与孕妇血糖控制情况有关,孕妇持续高血糖状态,胎儿血流灌注改变可能引起大脑沟回发育迟缓。

关键词：超声检查妊娠期糖尿病胎儿大脑沟回

圆锥动脉干畸形胎儿大脑沟回发育的产前超声初步研究

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中华超声影像学杂志 2017年第6期26卷 510-516页

作者：何嘉敏李胜利陈曦文华轩袁鹰罗丹丹南方医科大学附属深圳市妇幼保健院超声科深圳518028 四川省妇幼保健院超声科

目的观察中晚孕期圆锥动脉干畸形（CTD）胎儿大脑沟回发育的超声表现，提高临床工作者对CTD胎儿大脑皮质发育的认识。方法选择2015年12月至2017年1月于南方医科大学附属深圳市妇幼保健院行产前检查的孕妇180例，所有孕妇均为单胎妊娠。... 详细信息

目的观察中晚孕期圆锥动脉干畸形（CTD）胎儿大脑沟回发育的超声表现，提高临床工作者对CTD胎儿大脑皮质发育的认识。方法选择2015年12月至2017年1月于南方医科大学附属深圳市妇幼保健院行产前检查的孕妇180例，所有孕妇均为单胎妊娠。其中CTD组胎儿60例，孕龄为20～33^＋6周，均经胎儿超声心动图诊断。CTD包括永存动脉干畸形、法洛四联症、大动脉转位和右室双出口。评估大脑沟回指标包括顶枕沟深度及角度、外侧裂宽度及深度、脑岛未覆盖宽度、脑岛未覆盖率、距状沟深度和头围；评估血流动力学指标包括脐动脉阻力指数、脐动脉搏动指数、大脑中动脉阻力指数、大脑中动脉搏动指数、脑胎盘血流阻力指数比和脑胎盘血流搏动指数比；并对上述参数进行统计分析。结果在本研究的孕周中CTD组胎儿的顶枕沟深度和外侧裂宽度较对照组小，脑岛未覆盖率较对照组大（均P〈0．05）；CTD组胎儿大脑中动脉阻力指数、大脑中动脉搏动指数和脑胎盘血流搏动指数较对照组小（均P〈0．05）。结论圆锥动脉干畸形胎儿血流动力学改变可能是该类心脏畸形胎儿大脑沟回发育延迟的一个原因。

关键词：超声检查,产前胎儿圆锥动脉干畸形大脑沟回

基于Transformer模型和7T fMRI的大脑沟回功能特性研究

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基于Transformer模型和7T fMRI的大脑沟回功能特性研究

作者：贺良电子科技大学

学位级别：硕士

高度卷积的皮层褶皱是人脑最显著的解剖学特征,可以被细分为凸起的脑回和凹陷的脑沟。随着大脑皮层从光滑到高度褶皱化,人脑高级认知功能也逐渐形成并完善。已有大量研究基于时频特性、功能连接、神经纤维、皮层厚度和神经活动等多方面... 详细信息

高度卷积的皮层褶皱是人脑最显著的解剖学特征,可以被细分为凸起的脑回和凹陷的脑沟。随着大脑皮层从光滑到高度褶皱化,人脑高级认知功能也逐渐形成并完善。已有大量研究基于时频特性、功能连接、神经纤维、皮层厚度和神经活动等多方面的差异,将脑回和脑沟视为人脑褶皱结构和功能的两个基本单元。尽管很多开创性研究在理解沟回的功能特性差异方面取得了极大的进展,但仍存在一些不足:1)目前对沟回功能信号时频特性差异的研究仅使用了擅长提取局部特征的卷积神经网络,忽略了时间序列的长程依赖特征,也未结合现有脑科学理论分析其时频差异代表的神经活动意义;2)目前对沟回功能连接特性差异的研究未能充分结合具有自注意力机制的图网络模型,常常忽略了复杂的沟回拓扑结构空间特征,也未充分探索模型所学特征连接的生理意义;3)目前对沟回功能差异特性研究的结论大多是通过分析3T功能磁共振数据得到的,该结论在具有更高时空分辨率的7T功能磁共振数据集中是否具有一致性还有待验证。针对上述不足,本论文使用公开的已获授权的人脑连接组项目的7T多模态(包括静息态和观看电影的自然刺激)功能磁共振数据集,深入探索沟回的功能特性差异。为解决第一和第三点不足,我们使用了能捕获沟回功能信号长程依赖时序特征的Transformer模型,并结合在脑科学领域中体现神经活动强度的分数低频波动振幅(f ALFF),基于7T静息态功能磁共振数据探究了沟回在脑区尺度上的功能分化程度及内在神经活动差异。为解决第二和第三点不足,我们使用了能够有效建模脑功能网络的Vision Transformer(Vi T)模型,并基于7T静息态和自然刺激功能磁共振数据旨在学习沟回的空间连接模式特征。此外,我们采用按脑区分割以高维嵌入的策略和表征重要性标签的显著图可视化方法从脑区节点尺度上解释结果特有的生理意义,并从功能连接角度探索沟回间的功能特性差异。基于上述研究,我们发现人脑高级功能区具有更高的沟回分类结果,说明了高级功能区具有更高的沟回功能分化程度。同时在Slow-4、Slow-5和Slow-6频段内,高级功能区的f ALFF差异表明皮层神经元的神经活动在脑回中更强,而脑沟对应的高频成分更加复杂。并且与传统的浅层分类模型相比,Transformer表现出更优的分类性能。此外,我们发现脑回-脑回的结构连接长度/强度和功能连接在静息态和自然刺激分类任务中的重要占比均显著大于脑沟-脑沟。并且视觉系统(VIS)和默认模式网络(DMN)在观看电影时分别被激活和抑制,集中了大部分沟回重要节点,对分类更加重要。特别地,上述基于7T功能磁共振数据的沟回功能特性差异研究结果与现有基于3T功能磁共振数据的研究结论具有一致性和可重复性,即脑回倾向于参与长程信息交互和整合皮层功能,更可能作为信息交换中枢。综上所述,本论文基于7T多模态功能磁共振数据集和Transformer模型,系统探索了沟回的功能差异特性,有助于深入理解大脑工作机制。

关键词：大脑沟回功能磁共振 7T场强 Transformer 认知行为

基于功能磁共振的大脑沟回功能动态变化特性差异研究

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基于功能磁共振的大脑沟回功能动态变化特性差异研究

作者：杨世敏电子科技大学

学位级别：硕士

大脑皮层最显著的形态学特征之一是皮层高度褶皱形成凸起的脑“回”和凹陷的脑“沟”。在过去几十年里,大量研究揭示了脑回和脑沟在遗传学、解剖学、形态学、轴突纤维连接和功能方面具有显著差异,充分反映了大脑解剖结构与功能之间的密... 详细信息

大脑皮层最显著的形态学特征之一是皮层高度褶皱形成凸起的脑“回”和凹陷的脑“沟”。在过去几十年里,大量研究揭示了脑回和脑沟在遗传学、解剖学、形态学、轴突纤维连接和功能方面具有显著差异,充分反映了大脑解剖结构与功能之间的密切联系。随着近年来磁共振成像（magnetic resonance imaging,MRI）技术的飞速发展,采用非侵入式活体功能磁共振成像（functional MRI,fMRI）技术研究大脑沟回的功能区别已受到越来越多的关注。然而已有的大脑沟回功能差异性研究具有以下四个局限性:1.已有沟回功能研究假设fMRI信号在整个扫描段内具有时域不变性,未考虑大脑功能活动的动态变化性,因此大脑沟回的功能活动是否也存在动态变化差异性尚不清楚。2.已有研究表明了大脑功能活动的动态变化特性与学习和高阶认知功能的个体差异密切相关,但大脑沟回的功能差异与大脑认知功能及行为的关系尚不清楚。3.已有研究多基于静息态（resting state）和任务态（taskbased）fMRI数据研究大脑沟回功能内在活动或特定任务下的功能差异,而自然刺激（natural stimulus）fMRI下的大脑沟回功能特性差异尚不清楚。4.已有研究多基于3T fMRI数据,而沟回功能差异在7T fMRI的可重复性有待验证。为了解决上述四个问题,本研究首先使用公开的人脑连接组项目（Human Connectome Project,HCP）819人的3T静息态fMRI数据集,分别从全脑尺度和局部尺度分析了大脑皮层沟回的静息态功能信号的动态变化特性及其差异。其次,我们采用相关分析和弹性网络回归模型分析了上述全脑和局部尺度的沟回静息态功能动态变化特性与特定行为认知量表的关系。最后,我们使用HCP提供的171人7T自然刺激（观看电影）以及静息态fMRI数据,分析了自然刺激状态下沟回功能活动的动态变化差异及其与静息态下沟回功能活动差异的区别。上述研究发现,在全脑尺度上,脑回功能活动的动态变化显著大于脑沟;脑回/脑沟表面顶点的功能信号动态变化特性均与个体流体智力显著相关,并且显著相关的表面顶点大多位于脑回。在局部尺度上,位于新皮质层的脑回的功能活动动态变化特性显著大于脑沟,而位于边缘系统的脑回的功能活动动态变化特性显著小于脑沟。基于上述各个脑区的沟回功能信号的动态变化值,并运用弹性网络回归模型对HCP提供的30个特定行为认知量表进行预测,结果发现沟回的功能信号动态变化值对流体智力、具体化认知、手握力、敏捷度和睡眠质量这5个行为认知量表具有较好的预测性,并且通过进一步分析预测参数发现对上述5个不同行为认知量表预测的沟回权重系数存在差异,反映了特定脑区的沟回功能差异对不同认知行为的关联程度具有差异。此外,自然刺激状态下特定脑区的脑回和脑沟功能信号的动态变化特性存在显著差异。通过比较静息态和自然刺激状态下沟回功能活动的动态变化特性差异,我们进一步发现在默认网络（default mode network,DMN）中,静息态下的沟回功能信号的动态变化差值显著大于自然刺激;而在与观看电影任务相关的脑区中,自然刺激状态下的沟回功能信号的动态变化差值显著大于静息态。另外,在7T静息态fMRI下发现了在3T静息态fMRI下相同的结果,表明沟回功能信号的动态特性差异在更高磁场强度下仍然重复。综上所述,本文基于fMRI数据的不同模态（静息态、自然刺激）和不同磁场强度（3T,7T）系统研究了大脑皮层脑回与脑沟的功能活动动态变化特性差异及其与特定行为认知量表的关系,为将来深入理解大脑沟回的功能分工特性提供了坚实基础,也为探索大脑沟回功能分工在大脑工作机制中所起作用提供了新的思路。

关键词：大脑沟回功能活动动态变化特性静息态fMRI 自然刺激状态fMRI 认知行为

中晚孕期先心病胎儿大脑沟回发育的产前超声检查价值

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中国妇幼健康研究 2019年第5期30卷 604-607页

作者：于媛媛沙恩波翟晶大连市妇幼保健院超声科

目的探讨产前超声检查中晚孕期先心病胎儿大脑沟回发育的价值。方法选择2016年9月至2017年6月于大连市妇幼保健院接受产前检查且显示为先心病的中晚孕期胎儿52例设为疾病组,选取同期于大连市妇幼保健院接受产前检查无异常的胎儿51例,设... 详细信息

目的探讨产前超声检查中晚孕期先心病胎儿大脑沟回发育的价值。方法选择2016年9月至2017年6月于大连市妇幼保健院接受产前检查且显示为先心病的中晚孕期胎儿52例设为疾病组,选取同期于大连市妇幼保健院接受产前检查无异常的胎儿51例,设为健康组,均通过产前超声检查观察大脑沟回发育情况,回顾性对比分析检查结果。结果疾病组胎儿顶枕沟深度、顶枕沟半球深度均显著小于健康组(t=3.021~4.735,均P沟角均显著大于疾病组,差异有统计学意义(t值分别为27.762、17.513、24.585,均P沟深度、距状沟半球深度均小于健康组,差异有统计学意义(t=2.441~0.044,均P大脑沟回发育情况,为其产前与产后干预提供依据。

关键词：先天性心脏病中晚孕期产前超声大脑沟回

基于乘员伤害分析的颅脑精细建模与损伤机理研究

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基于乘员伤害分析的颅脑精细建模与损伤机理研究

作者：王聪吉林大学

学位级别：硕士

创伤性颅脑损伤（TBI）是在交通事故中导致永久伤残乃至死亡的主要原因之一，造成了巨大的社会经济损失。据统计，在全球范围内平均每天约有3000人死于交通事故，并花费了大量的治疗费用。近年来，伴随着国内经济的高速发展，我国汽车... 详细信息

创伤性颅脑损伤（TBI）是在交通事故中导致永久伤残乃至死亡的主要原因之一，造成了巨大的社会经济损失。据统计，在全球范围内平均每天约有3000人死于交通事故，并花费了大量的治疗费用。近年来，伴随着国内经济的高速发展，我国汽车总量和交通事故死亡人数已越居世界首位。仅2010年，国内由交通事故造成的死亡人数就高达65225，直接经济损失达900亿元人民币。尽管约束系统，如安全带、安全气囊，被广泛地应用到车辆中以避免乘员受到伤害，但是颅脑损伤仍然存在于车辆碰撞中。颅脑损伤不仅给人体健康造成危害，给家庭形成负担，对社会和经济也造成了极大的损失。在真实交通事故中存在骨折、脑出血、脑挫伤等许多形式的脑损伤，开展头部碰撞生物力学研究对颅脑损伤、优化安全系统提供了理论支持。本论文首先采用成年男性的头部CT和MRI扫描数据，分别建立了有、无沟回的二维头部有限元模型，并且进行材料属性的定义。模型包括大脑、小脑、胼胝体、脑干、脑脊液和颅骨等结构，而且区分了大脑组织中的白质和灰质。通过两个模型的仿真对比研究，结果表明沟回对颅脑相对位移的影响较小。然而二维模型的材料参数偏高，为了更能说明沟回对颅脑响应的影响，在二维模型的基础上建立了有、无沟回的切片模型，仿真结果表明虽然大脑沟回对颅内压力的影响较小，但改变了应力的大小和应变的分布，从而建议在人体头部模型建模过程中需要考虑到沟回结构。本文基于头部CT和MRI扫描数据，建立了一个三维头部有限元模型。模型包括了大脑沟回在内的人体头部必要的解剖学结构。三维头部有限元模型一共包含695，947个实体单元和128，043个壳单元，模型总质量约为4.6kg。根据相关文献，对材料属性进行了定义。采用Nahum颅内压实验，Trosseille颅内动力学响应实验以及Hardy颅脑相对位移实验数据对三维颅脑有限元模型进行有效性验证。同时根据Yoganandan的实验数据对模型的侧面碰撞进行验证。结果表明所建立的三维头部有限元模型稳定性较好，可以进行颅脑损伤的研究。采用三种不同的高度将三维头部模型跌落，以前额和颞叶两种不同的部位撞击泡沫和木质两种材料的地面上，从而对大脑响应进行对比分析。结果表明在撞击位置不变，地面材料相同时，颅内压力、大脑最大von Mises应力均随着跌落高度的增加而增大;在撞击位置不变，跌落高度相同时，颅内压力、大脑最大von Mises应力随着地面材料从泡沫改变到木板而增大;在跌落高度不变，地面材料相同时，撞击颞叶部位会造成更大的颅内响应，从而导致更严重的损伤。综上所述，虽然二维头部有限元模型可以作为研究颅脑响应的一种方法，但是材料参数的偏高导致了其应用的局限性。而本文中切片模型的应用克服了这种问题，能够更好地观察大脑局部的损伤，具有很好的研究利用价值。论文中所建立的三维头部有限元模型包括了复杂的大脑沟回结构，更精细地重现了人体头部结构，通过仿真对颅脑损伤研究提供了借鉴意义。

关键词：有限元模型颅脑损伤大脑沟回损伤机理