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第一部分多模态磁共振成像的基本原理及数据处理关键步骤多模态影像联合分析法能联合各种磁共振成像方法的优势,利用其互补性,提高对神经系统疾病的病理生理学特点的全面认识。本论文主要采用QSM、DTI、rs-fMRI和ASL这4种磁共振成像技术对ASD患者和AD患者进行研究,这一部分主要介绍这4种磁共振成像技术的原理及数据处理关键步骤。第二部分基于多模态磁共振影像探索孤独症谱系障碍患者脑发育状态影像学生物标记物的研究目的:通过对孤独症谱系障碍（ASD）患者进行高分辨定量磁敏感成像、静息态功能磁共振成像、扩散张量成像和动脉自旋标记成像技术,比较脑铁含量、脑功能、白质纤维结构和脑血流量在ASD患者与健康儿童之间的差异,同时探索ASD患者各异常影像学参数值是否与脑发育状态之间具有相关性。方法:本研究为单中心病例对照研究,共招募了 3-8岁ASD患者20例和健康对照者15例,签署知情同意并获得相关临床信息和量表信息,同时收集了 ASD患者的定量磁敏感成像（QSM）、静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）、扩散张量成像（DTI）和动脉自旋标记（ASL）的磁共振图像信息。我们收集QSM各感兴趣区的磁化率值,rs-fMRI中各脑区的局部一致性（ReHo）值和低频振幅（ALFF）值;DTI中各白质纤维的分数各向异性（FA）值和平均扩散率（MD）值;ASL的绝对脑血流量（CBF）。ASD患者的临床症状采用孤独症行为量表（ABC）进行评定,大脑的发育状态采用Gesell发育量表进行评定。采用双样本t检验检测ASD患者与健康对照者之间的各影像学参数值的差异;采用配对t检验比较ASD患者和健康对照者左侧和右侧的各影像学参数值是否存在差异。此外,采用偏相关分析评估ASD患者各影像学参数值与Gesell发育量表分值是否存在相关性。结果:与健康对照者相比,ASD患者的双侧红核、双侧额叶白质、左侧颞叶白质的磁化率值显著降低（P=0.003,0.008,0.002,0.001,0.014）,ASD患者左侧尾状核和左侧丘脑磁化率值明显低于右侧（P=0.005,0.005）,健康对照者左侧丘脑的磁化率值低于右侧（P=0.007）,具有不对称性;ASD患者额上回、额中回、内侧额回、额下回和眶部额下回的ALFF值低于健康对照者（GRF校正,体素P<0.005,团块P<0.05）,内侧额回、中央前回、左中央旁小叶、右侧补充运动区的ReHo值高于健康对照者（GRF校正,体素P<0.005,团块P<0.05）;ASD患者双侧丘脑后辐射、额枕下束、下纵束的FA值小于健康对照者（P=0.049,FWE校正后）,同时右侧丘脑后辐射、额枕下束、下纵束,上放射冠、后放射冠、内囊的后豆状核部分的MD值大于健康对照者（P=0.033,FWE校正后）;ASD患者的右侧顶叶、颞叶和枕叶CBF值高于左侧（P<0.05）。此外,研究发现ASD患者右侧苍白球的磁化率值与Gesell-精细运动的量表分值成显著正相关（r=0.560,P=0.024）,其余影像学参数值与ABC量表、Gesell发育量表分值之间均无明显相关性。结论:QSM、rs-fMRI、DTI和ASL磁共振成像技术可用于研究ASD患者的脑铁含量、脑功能、白质纤维和脑血流的变化。ASD患者多个核团出现了铁含量的异常降低,多个脑区出现异常激活、额叶白质微结构存在异常,脑血流量未出现明显异常,此外,ASD患者右侧苍白球铁含量与脑发育障碍严重程度具有相关性。研究表明QSM测量的磁化率值、rs-fMRI测量的ReHo值和ALFF值、DTI测量的FA值和MD值有望成为ASD患者早期诊断的影像学生物标志物,右侧苍白球铁含量有望成为评价ASD患者神经发育障碍严重程度的影像学标记物,这些发现有助于将来探索ASD潜在的复杂病理生理学机制,并为客观量化评估早期ASD患者神经发育障碍严重程度提供神经影像学依据。第三部分基于多模态磁共振影像探索阿尔茨海默病患者一年内脑铁含量和脑血流量纵向变化的研究目的:采用QSM和ASL技术探索老年阿尔茨海默病（AD）患者一年内脑铁含量和脑血流量的纵向变化。方法:研究初步纳入了 55例AD患者,在入组时和一年后分别获取他们的临床信息、量表信息和QSM、ASL和3D-T1图像信息,最终共15例完成了回访。AD患者的认知功能使用简易精神状态量表（MMSE）和蒙特利尔认知量表（MoCA）进行评估。采用配对t检验比较AD患者基线状态和回访时各影像学参数值是否有统计学差异;采用偏相关分析评估各影像学参数值与认知功能评分之间,以及各影像学参数值变化值与认知功能评分变化值之间是否存在相关性。结果:与基线水平相比,左侧壳核、左侧齿状核和右侧海马铁含量在一年内增加。基线水平左侧红核、右侧黑质的磁化率值与MMSE量表呈负相关（P=0.022,P=0.048）,右侧海马的磁化率值与MMSE量表成正相关（P=0.047）;各脑区的脑血流量在一年内未见明显变化（P>0.05）,基线水平各脑区的脑血流量值与MMSE和MoCA量表分值均无明显相关性。结论:AD患者左侧壳核、左侧齿状核、右侧海马铁含量在一年内增加,左侧红核、右侧黑质和右侧海马的磁化率值与认知功能评分相关,这些研究结果为进一步研究AD患者的病理生理机制提供了新的见解。