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肌萎缩侧索硬化症（ALS）是一种慢性致命性的神经系统退行性疾病,其病理生理学机制尚不清楚,临床上难以在疾病早期作出准确诊断,需要寻找一个合适有效的检查方法来对ALS疾病进行早期诊断或标记。在临床影像学检查方法中,磁共振成像（MRI）技术具有很好的软组织分辨能力,在神经影像研究中应用日益广泛,在脑部和脊髓疾病的鉴别定位诊断中发挥重要作用,为ALS的早期诊断和治疗监测提供了重要手段。为此,本文综合应用三种不同序列的MRI检查技术,包括T1加权结构成像、弥散张量成像（DTI）、功能磁共振成像（fMRI）,招募27例ALS患者及27例健康被试并采用修订版ALS功能评定量表（ALSFRS-R）对ALS患者疾病严重程度进行评估,从多模态影像学角度探索ALS患者大脑结构、功能损伤特点,并分析大脑结构及功能变化参数与疾病进展、严重程度评分及认知功能评分的相关性,寻找与疾病早期诊断及进展相关的典型影像学标记物。本文的内容包括以下三个方面:1.应用T1加权结构成像,基于体素形态学（VBM）和表面形态计量学（SBM）方法计算大脑灰质体积、皮层厚度,分析ALS大脑灰质结构的变化,研究ALS患者大脑灰质结构的损伤程度与ALS严重程度评分和认知功能的相关性。VBM分析发现,ALS患者中央前回、辅助运动区、丘脑、中央沟盖和中央后回等运动感觉相关区域和双侧额叶、颞叶等认知相关脑区灰质体积显著减小（P<0.05,FDR校正）。SBM分析发现,ALS患者右侧BA4a、BA4p区皮层厚度显著降低（P<0.05,FDR校正）,且BA4a区皮层厚度与ALSFRS-R评分呈正相关。研究结果提示BA4a区是ALS的核心病变部位,其皮层厚度及体积可作为显著的影像学标记,对于疾病的诊断及预后判定具有一定的参考意义。2.应用DTI成像技术分析ALS患者与健康对照组的大脑白质微观结构改变,首先采用TBSS方法统计分析两组间的部分各向异性分数（FA）值和平均扩散系数（MD）值的差异。结果发现,ALS患者组的右侧丘脑前辐射、左侧扣带回、双侧前扣带回和双侧下额枕束的FA值较对照组显著降低。接着构建大脑白质结构网络,根据图论理论计算网络全局和局部参数,利用非参数置换测试计算两组间网络参数（全局和节点参数）差异,并与临床评定量表进行偏相关分析。研究发现,ALS患者组的网络局部效率增强,平均最短路径长度显著缩短。在局部参数分析中发现相关脑区在节点效率Enod（i）、节点度Ki、节点介值中心性Bi三个节点参数中存在显著组间差异,ALS组左侧丘脑的Enod（i）值与MoCA量表间存在正相关关系（P=0.02,r=0.46）。本研究结果提示,ALS患者白质纤维束完整性有明显损伤,ALS患者的白质结构网络的局部效率参数和平均最短路径长度参数的增强可作为ALS疾病诊断及认知功能评估的影像学指标。3.应用静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）技术研究ALS患者大脑功能连接网络的变化,分析连接网络受损程度与ALS严重程度评价和认知功能评分的相关性,通过静息功能连接网络来提供对ALS疾病改变的新思路。结果发现,ALS患者大脑局部功能连接强度降低,在额叶、枕叶、皮质下核团和后扣带回脑区节点效率与节点度出现显著改变,但节点参数和临床变量之间未发现显著相关性。研究结果提示,ALS患者脑区出现功能连接能力受损,背外侧前额叶与中央旁小叶的激活网络之间连接性显著降低,这可能是导致ALS患者出现执行功能异常的原因。ALS患者后扣带回的节点效率和度参数显著降低,说明后扣带回与其他脑区之间信息传递的能力下降,进一步提示ALS运动功能网络完整性损伤,可将后扣带回节点的网络局部参数作为影像学标记物。