[发明专利]阿尔兹海默病半脑不对称的遗传结构绘制系统及方法

说明书

本发明提供了阿尔兹海默病半脑不对称的遗传结构绘制系统及方法。其中该系统包括不对称脑连接提取模块，用于基于被试的多模态磁共振影像中的半脑功能连接及半脑白质连接，提取异常不对称性的脑连接；遗传数据处理模块，用于获取被试的全基因组测序数据并对单核苷酸多态性进行质量控制；异常遗传效应确定模块，用于估计左右半球内连接的遗传度的半球差异、不对称系数的遗传度及左右半球脑连接的遗传相关性，确定AD患者异常的遗传效应；遗传结构绘制模块，用于基于异常的遗传效应及质量控制后的全基因组测序数据，将估计的遗传度和遗传相关性投影到连接脑区，并对每个脑区的遗传度求平均，进而绘制出大脑异常不对称性的遗传结构。

技术领域

本发明属于脑影像遗传结构绘制领域，尤其涉及一种阿尔兹海默病半脑不对称的遗传结构绘制系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

磁共振影像为探讨人脑不对称性及其遗传机制提供了技术手段。近年来，研究者逐渐意识到脑连接模式的刻画对于认识阿尔茨海默病(Alzheimer's disease，AD)患者半脑不对称性的重要性，并基于人脑结构及功能的宏观连接图谱，从宏观环路的角度上深入窥探AD患者脑连接模式的左右半球差异，从而为理解大脑偏侧化提供新的角度。

现阶段基于磁共振影像的AD患者半脑不对称的遗传研究，主要聚焦于大脑灰质区域的结构表型(皮质体积、皮层厚度、表面积等)，忽略了基因对脑连接特征的影响，而且对AD患者半脑不对称的遗传研究方法较单一，未从多维度对AD患者半脑连接不对称性进行遗传分析，因此，缺乏从脑连接不对称性角度对阿尔兹海默病半脑不对称的遗传结构的完整绘制，从而阻碍了探索AD患者脑连接的异常不对称性的基因起源及形成机制。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供了一种阿尔兹海默病半脑不对称的遗传结构绘制系统及方法，其绘制出阿尔兹海默病半脑不对称的完整的遗传结构。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种阿尔兹海默病半脑不对称的遗传结构绘制系统，其包括：

不对称脑连接提取模块，其用于基于被试的多模态磁共振影像中的半脑功能连接及半脑白质连接，提取异常不对称性的脑连接；

遗传数据处理模块，其用于获取被试的全基因组测序数据并对单核苷酸多态性进行质量控制；

异常遗传效应确定模块，其用于基于异常不对称性的脑连接及质量控制后的全基因组测序数据，估计左右半球内连接的遗传度的半球差异、不对称系数的遗传度及左右半脑连接的遗传相关性，确定AD患者异常的遗传效应；

遗传结构绘制模块，其用于基于AD患者异常的遗传效应及质量控制后的全基因组测序数据，将估计的异常遗传度和异常遗传相关模式投影到连接脑区，并对每个脑区的遗传度求平均，进而绘制出大脑异常不对称性的遗传结构。

进一步地，所述多模态磁共振影像包括sMRI图像、fMRI图像和dMRI图像。

进一步地，在所述不对称脑连接提取模块中，采用不对称系数来度量脑连接不对称性程度。

进一步地，在所述不对称脑连接提取模块中，利用多重比较校正，提取异常不对称性的脑连接。

进一步地，在异常遗传效应确定模块中，以提取的AD患者异常偏侧化的脑连接作为目标参数，结合筛选入组的全基因组数据，利用遗传关系矩阵和双变量基因约束最大似然模型，对全基因组数据所解释的异常脑连接不对称性的遗传比例及遗传因素对左右半脑连接的影响程度进行估计，计算出AD患者脑连接不对称性的异常遗传度和遗传相关性。

进一步地，所述阿尔兹海默病半脑不对称的遗传结构绘制系统还包括：