پديد آورنده :
پيرمراديان، سمانه
عنوان :
شناسايي اختلال طيف اوتيسم مبتني بر بررسي توأم دادههاي ساختاري و عملكردي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مهندسي پزشكي - بيوالكتريك
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پانزده، 105ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
فرزانه شايق، جلال ذهبي
توصيفگر ها :
اختلال طيف اوتيسم (ASD) , تصويربرداري تشديد مغناطيسي (MRI) , تصاوير تشديد مغناطيسي عملكردي در حالت استراحت (rs-fMRI) , تصاوير تانسور پخش (DTI) , پردازش سيگنال روي گراف (GSP) , تبديل فوريه گراف (GFT)
استاد داور :
رسول اميرفتاحي، امير اخوان
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/07/30
دانشكده :
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/07/30
چكيده فارسي :
اوتيسم يا خود درماندگي يك اختلال عصبي رشدي است كه بر رفتار و تعاملات اجتماعي فرد تأثير ميگذارد. طبق گزارش وزارت بهداشت
جهاني شيوع اختلال طيف اوتيسم (ASD) رو به افزايش است. در حال حاضر تشخيص اوتيسم بر اساس مصاحبههاي باليني و مشاهدات مستقيم
رفتار است. تشخيص اين اختلال تنها با مشاهدات باليني مستعد خطا ميباشد. روشهاي مبتني بر تصويربرداري تشديد مغناطيسي (MRI) مسيري
هيجانانگيز براي بررسي مغز انسان به صورت غيرتهاجمي ايجاد كردهاند. يكي از اهداف مطالعات علوم شناختي در زمينهي اختلال طيف اوتيسم
اين است كه با بررسي ارتباطات نواحي مغزي افراد به شناسايي اين اختلال كمك كنند. در اين راستا محققان با استفاده از تصاوير تشديد مغناطيسي
عملكردي در حالت استراحت (rs-fMRI) سر يهاي زماني نواحي مغزي را استخراج كردهاند و با محاسبهي همبستگي بين سر يهاي زماني
ارتباطات عملكردي مغز افراد را مورد بررسي قرار دادهاند همچنين در برخي پژوهشها با استفاده از تصاوير تانسور پخش (DTI) به بررسي
ارتباطات ساختاري نواحي مغزي پرداختهاند. از چشماندازهاي نوين در مطالعات علوم اعصاب ادغام اطلاعات ساختاري و عملكردي نواحي مغزي
به منظور شناسايي اين اختلال است. يكي از روشهايي كه در سالهاي اخير بدين منظور بهكاربرده شده است، استفاده از ابزارهاي پردازش سيگنال
روي گراف (GSP) بهطور خاص تبديل فوريه گراف (GFT) است. مطالعاتي كه از GFT براي طبقهبندي افراد سالم و مبتلا به اوتيسم استفاده
كردهاند، ساختار واقعي مغز افراد را در نظر نگرفتهاند، يا از روي تصاوير rs-fMRI ساختار مغز را تخمين زدهاند يا از ماتريس ميانگين ساختاري
يك گروه از افراد سالم استفاده كردهاند. در اين پاياننامه با انتخاب زيرمجموع هاي از دادههاي ABIDE به مسألهي طبقهبندي افراد مبتلا به اوتيسم
از سالم پرداختهايم. بهطور مشخص با بهرهگيري از تصاوير rs-fMRI و تصاوير DTI سيگنالهاي GFT 38 ناحيهي مغزي را بر اساس ميانگين
اطلاعات ساختاري افراد سالم و اطلاعات ساختاري مختص هر فرد جداگانه حساب كردهايم و همبستگي پيرسون بين سيگنالهاي GFT جفت
نواحي مغزي را به دست آوردهايم. با استفاده از آزمون آماري تحليل واريانس (ANOVA) تنها تعدادي از ضرايب همبستگي را بهعنوان ويژگي
انتخاب كرده و با استفاده از تحليل مؤلفههاي اساسي (PCA) ابعاد ويژگيها را كاهش دادهايم. طبقهبندي دادهها را با ماشين بردار پشتيبان (SVM)
K نزديكترين همسايه (KNN) و تحليل تفكيك كننده خطي (LDA) انجام دادهايم. همبستگي بين سريهاي زماني نواحي مغزي و ماتريسهاي
ساختاري را جداگانه طبقهبندي كردهايم. طبقهبندي دادهها با استفاده از محاسبه همبستگي بين سيگنالهاي تبديل فوريه گراف با استفاده از ماتريس
ساختاري اختصاصي هر فرد و ماتريس ميانگين افراد سالم به ترتيب، عملكرد بهتري را نشان دادند. نتايج حاصل از اين پژوهش بهعنوان قدمهاي
نخست در مسير بهرهگيري توأم از اطلاعات ساختاري و عملكردي مغز در شناسايي اختلال طيف اوتيسم اميدواركننده است.
چكيده انگليسي :
Autism as a self-helplessness disease is a neurodevelopmental disorder that affects a person's behavior and social interactions. According to the report of the World Health Organization, the prevalence of autism spectrum disorder (ASD) is increasing. Currently, the diagnosis of autism is based on clinical interviews and direct observations of behavior. Diagnosis of this disorder only by clinical observations is prone to error. Methods based on magnetic resonance imaging (MRI) have created an exciting way to examine the human brain non-invasively. One of the goals of cognitive science studies in the field of autism spectrum disorder is to help identify this disorder by examining the connections of the people's brain regions. In this regard, researchers have extracted the time series of brain regions by using functional magnetic resonance images in resting state (rs-fMRI) and by calculating the correlation between the time series, they have investigated the functional connections of people's brain. Also, in some researches, they have used diffusion tensor images (DTI) to study the structural connections of brain regions. One of the new perspectives in neuroscience studies is the integration of structural and functional information of brain regions in order to identify ASD. One of the methods that have been invented for this purpose in recent years is the use of signal processing tools on the brain graph (GSP) and in particular graph Fourier Transform (GFT). In most of the studies that have employed GFT to classify subjects ASD from healthly subjects, the actual brain structure of people has not been taken into account, or they have estimated the brain structure from rs-fMRI images, or they have used the structural average matrix of a group of healthy people. In this thesis, by selecting a subset of ABIDE dataset, we have dealt with the problem of classifying people with autism from healthy people. Specifically, by using rs-fMRI and DTI images, we have calculated the GFT signals of 38 brain regions based on the average structural information of healthy people and the structural information specific to each person separately. Then we have obtained the Pearson correlation between the GFT signals of pairs of brain regions. By using the statistical test of analysis of variance (ANOVA), only a number of correlation coefficients have been selected as features and by using the basic component analysis (PCA), the dimensions of the features have been reduced. The data classification was done using support vector machine (SVM), K nearest neighbor algorithm (KNN) and linear discriminant analysis (LDA). The correlation coefficients between the time series of brain regions and structural matrix characteristics have been classified separately. Data classification by calculating the correlation coefficients between the GFT signals based on each individual's specific structural matrix and the average matrix of healthy individuals respectively showed better performance. The results of this research are promising as the first steps in the path of using the structural and functional information of the brain in the identification of autism spectrum disorders
استاد راهنما :
فرزانه شايق، جلال ذهبي
استاد داور :
رسول اميرفتاحي، امير اخوان