技術領域

本發明屬于神經影像學和中藥學領域，涉及基于功能磁共振成像fMRI數據的大腦功能網絡研究領域，具體涉及一種檢測養血清腦丸改善認知功能的腦網絡分析方法。

背景技術

養血清腦丸是天津天士力制藥股份有限公司研制、生產的國家三類中藥新藥，以宋代中醫名著《太平惠民和劑局方》的“四物湯”為基礎加味并采用最新工藝研制而成的標本兼治的制劑，具有“養血活血、平肝潛陽”的作用。其主要成分是當歸、川芎、白芍、熟地黃、鉤藤、雞血藤、夏枯草、決明子、珍珠母、延胡索、細辛。藥理研究表明，養血清腦丸具有改善軟腦膜微循環、增加腦血流量、緩解血管痙攣、止痛等藥理作用，現已成為治療頭暈、頭痛、腦供血不足、高血壓、眩暈、失眠等疾病的中藥特效藥。更有一些研究表明，養血清腦丸可以改善由局部缺血或精神疾病等引起的認知功能損害，同時也能夠改善亞健康人群的心理狀態。目前，雖然對養血清腦丸的藥理作用已有一定認識，但養血清腦丸改善亞健康人群認知功能的潛在神經生理機制仍是未知的。

功能磁共振成像(fMRI)技術是一種基于磁共振成像的、非介入的、無創傷且非常有效的腦功能成像技術，其原理是通過磁共振造影量測神經元活動引起的血液動力的改變。由于它具有可靠的理論基礎、良好的時空分辨率等諸多特性，近年來，從神經影像中發現對中藥敏感的生物標記物和功能連接特性已成為一個新的研究熱點。

在fMRI數據分析方法上，腦功能網絡分析已經發展成為fMRI數據分析領域的一個重要的分支，它能夠在全腦水平上進行功能連接分析并獲取腦功能網絡的拓撲屬性。除腦功能網絡分析外，目前還存在有基于種子點的功能連接分析、局部一致性分析、獨立成分分析等功能連接方法，但是這些方法都不能實現對網絡的拓撲屬性進行分析。相比較而言，腦網絡分析方法能夠繪制同一時間內的所有大腦單元間的連接模式，并能夠用于探討該連接模式干預前后的變化。最常用的腦網絡分析方法是傳統腦網絡分析，它能有效地在全腦范圍內評估節點間連接的組間差異。除此之外，基于數據挖掘技術對腦網絡進行分析并從中發現規律，也已成為新的研究趨勢。頻繁子圖挖掘作為一種分析方法已逐漸開始被應用于腦影像領域，該方法主要用于尋找一個圖集中的共有子圖，并根據組間的子圖頻度差對數據進行特征分類。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：利用傳統腦網絡分析和頻繁子圖挖掘方法分析fMRI數據，進而得到養血清腦丸改善認知功能的神經生理機制。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種檢測養血清腦丸改善認知功能的腦網絡分析方法，包括以下步驟：

(1)實驗設計：采用靜息態fMRI實驗，以亞健康人群為研究對象；

(2)采集靜息狀態下的fMRI數據；

(3)針對采集到的fMRI數據進行預處理；

(4)節點、邊的定義及閾值的選擇；

(5)選擇傳統腦網絡分析方法對fMRI數據進行分析；

(6)選擇頻繁子圖挖掘方法對fMRI數據進行分析；

(7)分析、比較并整合兩種方法的結果，得到養血清腦丸改善認知功能的神經機制。

本發明所述步驟(1)還包括以下步驟：

(1.1)篩選符合要求的亞健康人員組成一組；

(1.2)對入組的亞健康人員進行第一次靜息態fMRI掃描和認知測評，記錄第一次靜息態fMRI掃描和認知測評結果；

(1.3)對入組亞健康人員進行藥物干預；

(1.4)干預結束后對入組亞健康人員進行第二次靜息態fMRI掃描和認知測評，記錄第二次靜息態fMRI掃描和認知測評結果。

本發明所述步驟(2)的具體方法為：使用德國西門子公司生產的3T全身磁共振成像系統，收集被試的全腦fMRI數據，采集回波平面成像序列，橫斷位從下到上隔層掃描，32層，層厚＝4毫米，層間隔＝0毫米，脈沖重復時間TR＝2500毫秒，脈沖回波時間TE＝30毫秒，采集矩陣＝64×64，翻轉角度FA＝90度，掃描視野FOV＝240mm，針對每個被試，采集212個時間點，掃描持續時間8分57秒。

本發明所述步驟(3)還包括以下步驟：

(3.1)所有的預處理操作都是使用統計參數圖SPM軟件包完成；

(3.2)為避免磁共振機器每個session啟動時的勻場效應及受試者初入環境的不適應可能對結果造成一定影響，刪除每個被試每個session前十幀功能圖像；