Dikkat eksikliği ve hiperaktivite bozukluğu olan çocuklarda dinlenme hali fonksiyonel MR görüntülemenin kliniğe katkısının görüntü işleme teknikleri ile araştırılması
Research of clinical contribution of resting state functional MR imaging in children with attention deficit hyperactivity disorder using image processing techniques
Yazar: ŞERİFE GENGEÇ BENLİ
Danışman: DOÇ. DR. SEMRA İÇER
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Vücudumuzun en karmaĢık organı olan beynin çalıĢmasının anlaĢılması üzerine yapılan
çalıĢmalar artan bir hızla devam etmektedir. Fonksiyonel manyetik rezonans
görüntüleme (fMRG) tekniği; beynin fonksiyonlarının araĢtırılması amacıyla geliĢtirilen
manyetik rezonans (MR) görüntüleme tabanlı çalıĢan çağımızın en popüler yöntemidir.
Bu teknik beynin çalıĢması esnasında ihtiyaç duyduğu oksijen tüketimi bilgisi olan kan
oksijen seviyesine bağlı (Blood Oxygenation Level Dependent-BOLD) sinyalin
ölçülmesi esasına dayanır. BOLD sinyali beyinde oksijen tüketiminin arttığı bölgelerde
küçük genlik miktarlarında artıĢ gösterir. Ġnsan beyni genel vücut ağırlığımızın yaklaĢık
%2'sini temsil ederken, özel kognitif bir görev sürdürmediğinde bile vücudumuzun
ürettiği enerjinin yaklaĢık %20'sini tüketir. AraĢtırmacıların ilgisini çeken bu durum
beynimizin bir görevle meĢgul olmadığı zamanlarda bile etkili bir çalıĢma potansiyeline
sahip olduğunun kanıtıdır. Dinlenme hali fonksiyonel MR görüntüleme (dh-fMRG)
yöntemi ise beynimizin herhangi bir görev icra etmez iken oluĢan BOLD sinyali
temelinde beynin fonksiyonel çalıĢmasını inceleyen çok özel bir metottur. dh-fMRG
çalıĢmaları beynin durağan durumu hakkında önemli bilgiler verdiği için son yılların
ilgi odağı haline gelmiĢtir.
fMRG tekniği ile günümüzde nörolojik, psikiyatrik, biliĢsel ve beyinle ilgili pek çok
hastalığın ve durumun araĢtırılması yapılabilmektedir. Dikkat eksikliği ve hiperaktivite
bozukluğu (DEHB) çocukluk çağlarında baĢlayan ve eriĢkinlikte de devam edebilen
nöropsikiyatrik bir hastalıktır. DEHB oluĢumu ve geliĢimi beyinde pek çok fonksiyonel
ağ yapısını etkileyebilen bir görüntü sergilemektedir. Bu tez çalıĢmasında Erciyes
Üniversitesi Mustafa Eraslan ve Fevzi Mercan Çocuk Hastanesi Çocuk Radyoloji
Bölümü'nden elde edilen dh-fMR görüntüleri kullanılarak 9-16 yaĢ aralığındaki
DEHB'li çocuklarda beynin fonksiyonel olarak sağlıklılara göre değiĢen aktivasyon
farklılıkları incelenmiĢtir. Fonksiyonel MR görüntüleri analizi konusunda en yaygın
kullanılan tohum tabanlı analiz ile bağımsız bileĢen analizi yöntemleri kullanılarak
bağlantısallık farkları analiz edilmiĢtir. Analiz sonuçlarında grup içi ve gruplar arası
karĢılaĢtırmalar için istatistiki testler uygulanarak anlamlı farklar elde edilmiĢtir. Analiz
sonuçlarına göre DEHB'li çocuklar normal geliĢimli çocuklar ile karĢılaĢtırıldığında
beyinde pek çok bölge ve ağda değiĢikliklerin meydana geldiği görülmüĢtür. Genel
olarak singulat, sensorimotor, varsayılan mod ağı, yüz tanıma, epizodik hafıza gibi pek
çok bölgede anlamlı farklılıklar elde edilmiĢtir. Elde edilen farklar bu konudaki literatür
ve klinik bilgilere destek olabilecek DEHB etiyolojisini ve geliĢimini
açıklamak bakımından oldukça önemli sonuçlar ortaya çıkarmıĢtır. Ayrıca bu tez
çalıĢması ile fonksiyonel MR görüntüleri ve analizi konusunda ciddi bir tecrübeye
ulaĢılarak bu ve baĢka konularda yapılabilecek yeni çalıĢmalar için zemin
oluĢturulmuĢtur.

Anahtar Kelimeler: Dinlenim durumu fonksiyonel magnetik rezonans görüntüleme,
Dikkat eksikliği ve hiperaktivite bozukluğu, Fonksiyonel
bağlantısallık, Dinlenme hali ağları.

Abstract:
Studies on understanding the brain, the most complex organ of our body, have
acceleratingly grown. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) technique is one
of the most popular methods of our age, being developed in order to investigate brain
functions based on magnetic resonance (MR). This technique is based on measuring the
blood oxygenation level dependent (BOLD) signal, which is an information on the
oxygen consumption needed during brain activity. The BOLD signal increases in little
magnitudes in brain regions with increased oxygen consumption. While the human
brain represents approximately 2% of the general body weight, it consumes about 20%
of the energy produced by our body, even when not performing a special cognitive task.
Exciting the attention of investigators, this is a proof that our brain possesses an
effective working potential, even when not performing a task. The resting state
functional MR imaging (rs-fMRI) method is a special procedure that evaluates the
functional working of the brain based on the BOLD signal while the brain is not
performing any task. rs-fMRI studies are one of the most popular foci of attention, since
they provide significant information on the resting state of the brain.
Today, the fMRI allows to study many neurologic, psychiatric and brain-related
diseases and conditions. Attention deficit and hiperactivity disorder (ADHD) is a
neuropsychiatric disease that may begin in childhood and continue in adulthood. ADHD
formation and development may present with a manifestation affecting many functional
networks in the brain. In this thesis study, changing functional activation differences in
children with ADHD aged between 9 and 16 years compared to healthy individuals are
evaluated using rs-fMR images obtained from the Department of Pediatric Radiology at
the Erciyes University Mustafa Eraslan and Fevzi Mercan Children's Hospital.
Connectivity differences were analysed using seed-based analysis and independent
viii
component analysis methods, which are the most common methods used in functional
MR image analysis. In the results of the analysis, statistical tests were performed for
intragroup and intergroup comparisons, and significant differences were found.
According to the analysis results, many alterations in regions and networks of the brain
were observed in children with ADHD compared to children with normal development.
In general, significant changes were seen in numerous regions, including cingulate,
sensorymotor, default mode network, face recognition, and episodic memory. The
obtained differences have revealed considerable results in terms of explaining the
etiology and development of ADHD, supporting the literature and clinical knowledge
on this topic. Moreover, a serious experience was gained in functional MR imaging and
its analysis with this thesis study, providing basis for further studies in this topic and
other topics.

Keywords: Resting state functional magnetic resonance imaging, Attention deficit
hyperactivity disorder, Functional connectivity, Resting state networks.