Analýza změn mozkové konektivity u Alzheimerovy choroby pomocí difuzní magnetické rezonance

Abstract

Cílem této diplomové práce bylo porovnat strukturální konektivitu mozku mezi pacienty s Alzheimerovou chorobou a zdravými subjekty. Potřebná data byla získána z datasetu OASIS-3 obsahujícího difuzně vážené snímky magnetické rezonance. Na jejich základě byla provedena deterministická traktografie, která umožnila rekonstrukci svazků bílé hmoty a vytvoření matic konektivity pro jednotlivé subjekty. V těchto maticích byla spojení mezi definovanými oblastmi mozku kvantifikována pomocí normalizovaného počtu vláken (metrika ncount) a frakční anizotropie. Statistická analýza rozdílů mezi skupinami na úrovni jednotlivých spojení byla provedena pomocí jednostranného dvouvýběrového t-testu s aplikací několika metod korekcí pro vícenásobné testování. Analýza na úrovni mozkových sítí byla realizována za použití nástrojů NBS a BRAPH 2, které umožnily hodnocení globálních a lokálních vlastností sítě. Výsledky ukázaly, že u pacientů s Alzheimerovou chorobou dochází k významnému poklesu počtu spojení, efektivity přenosu informací a narušení integrace jak na lokální, tak i na globální úrovni. Nejčastěji byly postiženy oblasti hipokampu, thalamu, frontálního a parietálního laloku.

The aim of this master's thesis was to compare the structural brain connectivity between patients with Alzheimers disease and healthy controls. The necessary data were obtained from the OASIS-3 dataset, which contains diffusion-weighted magnetic resonance images. Based on these images, deterministic tractography was performed to reconstruct white matter fiber tracts and generate connectivity matrices for individual subjects. Within these matrices, connections between defined brain regions were quantified using the metrics ncount and fractional anisotropy. Group differences at the level of individual connections were statistically analyzed using a one-tailed two-sample t-test with the application of various correction methods for multiple comparisons. The brain network analysis was performed using the NBS and BRAPH 2 tools, which enabled the evaluation of global and local network properties. The results showed a significant reduction in the number of connections, decreased efficiency of information transfer, and disrupted integration at both local and global levels in patients with Alzheimers disease. The most frequently affected regions included the hippocampus, thalamus, and areas of the frontal and parietal lobes.