文档介绍：中图分类号:TP391 论文编号:1028716 13-S079
学科分类号:081200

硕士学位论文

基于复杂网络的轻微肝性脑病功能与
效应网络的研究

研究生姓名李强
学科、专业计算机科学与技术
研究方向复杂网络及脑信息学
指导教师徐敏副教授

南京航空航天大学
研究生院计算机科学与技术学院
二О一三年三月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
The Graduate School
College puter Science and Technology

On Functional Connectivity and Effectivity
work in Minimal Hepatic
Encephalopathy work
Methods

A Thesis in

Computer Science and Technology

by

Li Qiang

Advised by

Associate Prof. Xu Min

Submitted in Partial Fulfillment

of the Requirements

for the Degree of

Master of Engineering

March, 2013
承诺书

本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进
行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致
谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成
果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位
或证书而使用过的材料。
本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部
分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描
等复制手段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)

作者签名:
日期:
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
随着复杂网络中小世界网络和无标度网络的提出,很多领域的研究开始引入复杂网络,例
如社会学,计算机学,生物学等。复杂网络也给这些领域的研究提供了一些新的视角,神经科
学的研究也不例外。复杂网络可以定量地分析脑网络,从严格的数学角度对脑功能和脑损伤进
行定量分析,给神经科学的研究带来的新的思路和方法。在各种脑疾病和脑功能中的研究表明,
复杂网络可以作为研究脑疾病和脑功能的工具。
轻微肝性脑病在肝病患者中患病率很高,如不加以控制,可能引发为临床型肝性脑病,因
此对轻微肝性脑病的研究显得十分重要。已经有研究表明轻微肝性脑病患者的功能连接出现异
常,但是对其复杂脑网络的研究几乎无人涉及。本文的主要工作如下,首先,基于 BOLD-fMRI
数据,利用相关系数构建了轻微肝性脑病患者的脑功能网络并利用复杂网络中的统计参数聚类
系数、平均路径长度、小世界特性分析了轻微肝性脑病患者的脑功能网络。结果表明轻微肝性
脑病患者的小世界特性和归一化聚类系数发生改变,但归一化平均路径长度几乎没变。这些统
计特性与轻微肝性脑病患者的神经心理学量表存在一定的相关性,说明这些特性可以用来对轻
微肝性脑病进行诊断;其次,基于复杂网络中的社团划分算法,对轻微肝性脑病患者脑功能网
络进行社团划分。研究表明轻微肝性脑病患者的最大模块度降低,其网络分割成更多的社团,
说明其脑区之间的协同存在一定问题。研究还发现轻微肝性脑病患者的基底节-丘脑-皮层回路
出现断裂,这可能与轻微肝性脑病的病理机制有关;最后,基于 Granger 因果关系模型构建轻
微肝性脑病患者的脑效应网络,利用复杂网络中的平均路径长度、入度与出度等特性,分析了
效应网络。结果表明轻微肝性脑病患者的脑效应网络的平均路径长度没有明显改变,但是其左
半球的基底节与丘脑区域的信息流出存在障碍,这可能更深入地说明了轻微肝性脑病患者的基
底节与丘脑区域出现问题。
本文是国内外首次采用复杂网络方法对轻微肝性脑病进行研究,其结果表明复杂网络可以
用来对轻微肝性脑病进行研究,并对轻微肝性脑病的诊断与其病理机制的揭示具有重要意义。

关键词:复杂网络,小世界特性,社团结构,Granger 因果模型,轻微肝性脑病,脑功能网络,
脑效应网络
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基于复杂网络的轻微肝性脑病功能与效应网络的研究
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