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基于多模态磁共振影像的首发未用药精神分裂症自动分类研究
  • ISSN号:1001-5515
  • 期刊名称:《生物医学工程学杂志》
  • 时间:0
  • 分类:R749.3[医药卫生—神经病学与精神病学;医药卫生—临床医学]
  • 作者机构:[1]华南理工大学医学院,广州510006, [2]华南理工大学材料科学与工程学院生物医学工程系,广州510006, [3]广东省人民医院放射科,广州510080, [4]广州医科大学附属脑科医院(广州市惠爱医院)、广州市脑科医院精神科,广州510370, [5]广州医科大学附属脑科医院,广州市脑科医院-华工精神影像联合研究中心,广州510370
  • 相关基金:国家自然科学基金青年科学基金项目(31400845);国家自然科学基金面上项目(81471654,81571333,31771074);广东省自然科学基金资助项目(2015A030313800);广东省前沿与关键技术创新专项资金(重大科技专项)(20168010108003);广东省公益研究与能力建设专项资金(2016A020216004);广东省协同创新与平台环境建设专项资金(2017A040405059);广州市产学研协同创新重大专项(201604020170,201704020168,201704020113);华南理工大学中央高校基本科研业务费(2015ZZ042);广州市医学重点学科建设广州市惠爱医院课题(GBH2014-QN06)
中文摘要:

慢性精神分裂症患者大脑的结构和功能异常已经被广泛报道,但是首发未用药精神分裂症患者和正常人的相关研究较少。本研究采集了44名首发未用药精神分裂症患者和56名正常人的结构和静息态功能磁共振图像,基于自动解剖标签模板提取了90个感兴趣区域的灰质体积、局部一致性、低频振荡振幅和度中心度作为特征,并将这些特征作为输入,用基于递归特征消除的支持向量机对首发未用药精神分裂症患者和正常人进行分类。结果表明,局部一致性和低频振荡振幅的组合为最佳分类特征,分类准确率达到96.97%,并且分类权重最大的脑区主要位于额叶。研究结果有利于加深对精神分裂症神经病理机制的了解,有助于开发出用于临床辅助诊断的生物学标记物。

英文摘要:

A great number of studies have demonstrated the structural and functional abnormalities in chronic schizophrenia (SZ) patients. However, few studies analyzed the differences between first-episode, drug-naive SZ (FESZ) patients and normal controls (NCs). In this study, we recruited 44 FESZ patients and 56 NCs, and acquired their multi-modal magnetic resonance imaging (MRI) data, including structural and resting-state functional MRI data. We calculated gray matter volume (GMV), regional homogeneity (ReHo), amplitude of low frequency fluctuation (ALFF), and degree centrality (DC) of 90 brain regions, basing on an automated anatomical labeling (AAL) atlas. We then applied these features into support vector machine (SVM) combined with recursive feature elimination (RFE) to discriminate FESZ patients from NCs. Our results showed that the classifier using the combination of ReHo and ALFF as input features achieved the best performance (an accuracy of 96.97%). Moreover, the most discriminative features for classification were predominantly located in the frontal lobe. Our findings may provide potential information for understanding the neuropathological mechanism of SZ and facilitate the development of biomarkers for computer-aided diagnosis of SZ patients.

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期刊信息
  • 《生物医学工程学杂志》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:四川省科学技术协会
  • 主办单位:四川大学华西医院 四川省生物医学工程学会
  • 主编:石应康
  • 地址:四川省成都市外南国学巷37号华西医科大学附属第一医院
  • 邮编:610041
  • 邮箱:swyx@mcwcums.com
  • 电话:028-85501507 85422073
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-5515
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1258/R
  • 邮发代号:62-65
  • 获奖情况:
  • 中国生物医学核心期刊,四川省优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:13208