Μεθοδολογίες Εκτίμησης Δυναμικής Λειτουργικής Συνδεσιμότητας Σε Δεδομένα Λειτουργικής Απεικόνισης Μαγνητικού Συντονισμού

Abstract

Πρόσφατες μελέτες σχετικά με την εκτίμηση της λειτουργικής συνδεσιμότητας (ΛΣ) στη λειτουργική Απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού (ΛΑΜΣ) σε κατάσταση ηρεμίας αποκάλυψαν ότι τα πρότυπα σύνδεσης παρουσιάζουν σημαντικές διακυμάνσεις (δυναμική ΛΣ – δΛΣ) σε αντίθεση με προηγούμενες υποθέσεις στασιμότητας. Μια ευρέως εφαρμοζόμενη μέθοδος για την εκτίμηση της δΛΣ είναι η μέθοδος κυλιόμενου παραθύρου, όπου τα δεδομένα χωρίζονται σε τμήματα ίσου μήκους (μέγεθος παραθύρου) και χρησιμοποιείται μια μετρική συσχέτισης για την αξιολόγηση της συνδεσιμότητας σε αυτά τα τμήματα, ενώ το μέγεθος παραθύρου συχνά επιλέγεται εμπειρικά. Συνήθως, στα δεδομένα μέσα σε κάθε παράθυρο αποδίδονται ίσα βάρη. Ωστόσο, έχει υποστηριχθεί ότι αυτή η προσέγγιση πιθανόν να οδηγήσει σε απότομες αλλαγές στην εκτίμηση της ΛΣ στην περίπτωση παρουσίας ακραίων τιμών. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιήθηκαν στη βιβλιογραφία διάφορες συναρτήσεις παραθύρου. Στο πρώτο μέρος της παρούσας διατριβής, διερευνάται αυστηρά η εκτίμηση της δΛΣ σε δεδομένα ΛΑΜΣ σε κατάσταση ηρεμίας χρησιμοποιώντας την μέθοδο κυλιόμενου παραθύρου. Αρχικά, διενεργείται μια εξαντλητική έρευνα χρησιμοποιώντας δέκα διαφορετικές συναρτήσεις παραθύρου. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται μια λεπτομερής σύγκριση μεταξύ διαφορετικών μετρικών συσχέτισης σε ένα ευρύ φάσμα μεγεθών παραθύρων, με σκοπό τον συστηματικό καθορισμό μιας βέλτιστης επιλογής παραμέτρων για την αξιολόγηση της δΛΣ. Η στατιστική συμπερασματολογία επιτυγχάνεται με τη χρήση ελέγχου υποθέσεων βασισμένου σε υποκατάστατα δεδομένα, με σκοπό την κατασκευή της μηδενικής υπόθεσης της απουσίας δΛΣ. Βάσει αυτής της ανάλυσης, επιδιώκεται ο προσδιορισμός της ευαισθησίας κάθε μετρικής και συνάρτησης παραθύρου σε σχέση με το μέγεθος παραθύρου. Στο δεύτερο μέρος της παρούσας διατριβής, χρησιμοποιείται μια άλλη μέθοδος εκτίμησης της δΛΣ, σύμφωνα με την οποία οι χρονοσειρές απεικονίζονται στο πεδίο του χρόνου–συχνότητας. Αυτή η μέθοδος βασίζεται στον μετασχηματισμό κυματιδίων για την απόκτηση μιας μετρικής συνάφειας των εξεταζόμενων σημάτων στο χρόνο και στη συχνότητα, καθώς και την μεταξύ τους διαφορά φάσης. Χρησιμοποιώντας τόσο οπτικές αναπαραστάσεις όσο και πλαίσιο ελέγχου υποθέσεων βασισμένο σε υποκατάστατα δεδομένα επιτυγχάνεται ευρύτερη ερμηνεία της δΛΣ, η οποία απαιτεί μόνο την επιλογή της συνάρτησης βάσης για το μετασχηματισμό κυματιδίων, σε αντίθεση με τη μέθοδο κυλιόμενου παραθύρου που απαιτεί τον ορισμό της μετρικής ΛΣ, του μεγέθους παραθύρου, της μετατόπισης παραθύρου και της συνάρτησης παραθύρου. Ως εκ τούτου, τα συμπεράσματα εξαρτώνται από λιγότερες μεθοδολογικές παραμέτρους και μπορούν να παρέχουν καλύτερη κατανόηση των προτύπων ΛΣ του εγκεφάλου που βρίσκεται σε ηρεμία.