静息态功能磁共振影像计算指标的标准化研究

Resting-state fMRI (R-fMRI), as a key means for investigating spontaneous brain activity and constructing human functional connectome, has been widely applied in basic, translational and clinical neuroscience, due to its ease of data collection and amenability to aggregation across studies and sites. Multisite large sample research model is increasingly used in R-fMRI studies to identify biomarkers in brain disorders. However, the inter-site reliability of R-fMRI measures remains unknown, raising concerns on multisite large sample research model. The proposed study will collect key data for examining the inter-site reliability of R-fMRI measures, by scanning the same population in 4 MRI scanners at 3 imaging sites. The inter-site reliability and reproducibility of group differences of this data will be calculated and used for optimizing the preprocessing strategies and standardizations of R-fMRI measures. A R-fMRI standardized data processing platform will be created based on the optimization. The proposed study promotes the multisite large sample research model in neuropsychiatric studies, thus provides insights for the application of R-fMRI in brain disorders.

静息态功能磁共振成像，作为研究大脑自发活动和建立人脑功能连接组的主要手段，由于其简便易行可累积的特点，已经被广泛应用于基础、转化与临床神经科学中。静息态功能磁共振研究，越来越多地采用多站点大样本的方式，以寻找临床可用的生物学指标。然而，静息态功能磁共振计算指标的站点间信度，其研究仍然处于空白状态，为多站点大样本的研究模式投下阴影。本申请项目将采集静息态功能磁共振站点间信度的指标性数据，将同一批被试在三个站点四台磁共振机器上均进行扫描。基于该指标性数据，考察静息态功能磁共振影像指标的站点间信度和组间差异的可重复性，并以其为指标来优化静息态功能磁共振数据预处理策略和标准化方法，进而建立静息态功能磁共振数据标准化处理平台。本项目将推动神经精神疾病中的多站点大样本研究，为静息态功能磁共振在神经精神疾病中的临床应用提供重要基础。

本项目对静息态功能磁共振影像计算指标的标准化进行了系统研究。为了得到静息态功能磁共振影像计算指标的标准化多重比较校正方案，我们系统考察了主要静息态功能磁共振指标的组间差异的可重复性与站点间信度，并以此为标准提出了多重比较校正的推荐方案。成果发表于《Human Brain Mapping》，该工作为多重比较校正方法的选择问题提供了可行的解决方案，发表以后广受引用，已入选ESI Top 1%高被引论文。我们发起了抑郁症静息态功能磁共振脑影像多中心数据标准化处理与共享（REST-meta-MDD）计划，建成了目前世界上最大的抑郁症静息态功能磁共振成像数据库，首发论文发表于国际著名期刊《PNAS》，并入选ESI Top 1%高被引论文。我们开发了新的静息态功能磁共振影像标准化计算指标：功能一致性（functional concordance，发表于《Science Bulletin》）和功能稳定性（functional stability，发表于《NeuroImage》）。我们收集了41人的多中心多扫描仪重复测量脑成像数据，基于此发现了可重复的反刍思维脑网络机制，成果发表于《NeuroImage》。我们还对反刍思维领域现有的研究成果进行了荟萃分析，成果发表于《NeuroImage》。我们与临床医生合作，使用小脑肿瘤数据验证了静息态功能磁共振指标的有效性，成果发表于《Neuroimage: Clinical》。我们还开发了DPABI V5.1（ESI Top 0.1%高被引论文）， DPABISurf V1.5，DPARSF V5.1和 BrainImageNet V1.0等静息态脑影像标准化处理软件，并建立了脑影像共享平台（Brain Imaging Sharing Initiative, BISI, http://bisi.org.cn），为领域的进一步发展提供了支持。