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动态功能连接与多层脑网络16 / 21

动态指标的重测信度

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一个指标要用于个体差异或临床研究,首先要在同一个人身上可重复。

组内相关系数(intraclass correlation coefficient, ICC):在 nn 名被试、每人 kk 次测量的设计中,用方差分析的被试间均方 MSRMS_R 与残差均方 MSEMS_E 定义(一致性、双向混合效应形式)

ICC(3,1)=MSR−MSEMSR+(k−1)MSE.\mathrm{ICC}(3,1)=\frac{MS_R-MS_E}{MS_R+(k-1)MS_E}.

它近似等于“被试间真实差异的方差 / 总方差”。常用的经验分级:<0.4 差,0.4–0.59 一般,0.6–0.74 良好,≥0.75 优秀。若要求不同次测量的绝对值一致(而不仅是排序一致),应使用绝对一致性形式 ICC(2,1)。

主要证据

  • 静态 FC 本身:Noble 等(2019, NeuroImage)的荟萃分析纳入 25 项研究,单条边的平均 ICC 只有 0.29(95% CI 0.23–0.36),属于“差”。更可靠的测量往往是:更强的、网络内的、皮层的边;睁眼、清醒、有任务的记录;每人更多的数据;更短的重测间隔;未做伪迹校正(部分原因是伪迹本身也可靠);以及带收缩的完全相关。作者特别提醒,不应以牺牲效度为代价追求信度。
  • dFC 估计方法:Choe 等(2017, NeuroImage)在两个公开重测数据集上比较滑动窗口、锥形滑动窗口和 DCC:动态相关能被可靠地检测到,DCC 的概括统计量(尤其是动态相关的方差)比窗口方法更可靠;但无论用哪种估计方法,基于“脑状态”的指标(占时、停留时间等)信度都较低。
  • 大样本可重复性:Abrol 等(2017)的约 7500 个数据集表明,状态的空间模式在组水平可重复(见状态数的选择与稳定性)。组水平模式可重复,与个体水平指标可靠,是两个不同的问题。
  • 个体特征:Vidaurre 等(2017)报告 HMM 状态占时是稳定的个体特征,提示模型化的、利用全部时间点的估计可能比基于窗口的状态指标更可靠。
  • MEG:见上一节 Colclough 等(2016)的比较。

为什么动态指标的信度更低?

动态指标通常是“估计量的估计量”:先从短窗口估计连接(误差大),再从连接序列估计方差、停留时间等(误差进一步放大)。若被试间的真实差异(如“动态性”的个体差异)远小于有限样本波动,ICC 就会很低。延长扫描、合并多次扫描、使用模型化估计(DCC、HMM)、选择较少的状态数,都可以提高信度。代码示例的模拟中,在同样的数据量下,静态相关的 ICC 明显高于窗口相关标准差。

信度与效度不同:头动等伪迹在同一个人身上往往很稳定,会抬高 ICC。报告信度时应同时报告伪迹控制方式,并检验指标与独立的行为或生理测量的关系。