糖尿病(DM)是由免疫功能紊乱、遗传因素、自由基毒素等各种致病因子作用于机体导致胰岛功能减退或胰岛素抵抗而引发的一系列代谢紊乱综合症。临床上以高血糖为主要特点。1型糖尿病(T1DM)占所有类型糖尿病的5-10%,遍布很多国家和地区,发病主要见于15-18岁以下的儿童。临床和动物模型研究表明T1DM会导致脑萎缩和白质损伤。脑萎缩和白质损伤通常被认为是糖尿病病人认知功能障碍的病理学基础。其神经病理学表现主要为神经元丢失/突触减少,白质轴突损伤和脱髓鞘。糖尿病发病早期的白质损伤在常规磁共振成像(MRI)上可能具有隐匿性难以检出。本论文的主要工作是利用扩散MRI,包括扩散加权成像(DWI)和扩散张量成像(DTI),1)研究糖尿病大鼠模型视觉通路和嗅球上的脑白质是否发生扩散MRI上可见的微观结构改变；2)这些微观结构变化对其扩散性质的影响；3)并结合组织学方法,探讨了利用各向异性FA表征白质微观结构完整性,并用平均扩散系数ADC,平行方向上的扩散系数ADC‖和垂直方向上的扩散系数ADC⊥这三个基本的扩散参数反映更为全面具体的微观组织结构改变的可能性。论文的前两章是背景介绍部分。第一章介绍MRI技术,扩散MRI的原理和应用。第二章介绍了糖尿病中枢神经系统并发症及相关的MRI应用,扩散MRI在研究糖尿病白质损伤中的应用。论文的第三章研究了streptozotocin (STZ)诱导的T1DM大鼠视神经的影像学改变与其微观病理学改变之间的关系。本文利用方向性扩散加权成像(DWI)和扩散张量成像(DTI)研究发现T1DM大鼠视神经损伤的扩散异常,以期获得在T1DM发展过程中能反映大鼠视神经轴突和髓鞘完整性的活体影像数据。结果发现视神经FA无显著变化,平行方向扩散速率ADC‖和垂直方向扩散速率ADC⊥均显著减小,平均扩散速率ADC显著下降。并且通过组织学方法对引起扩散性质改变的白质损伤机制进行探索,此种模型视神经萎缩轴突退化,没有严重的脱髓鞘现象。轴突损伤对ADC‖和ADC⊥的影响都较为显著。另外,通过玻璃体内注射Mn2+,利用锰离子增强成像发现视神经的快速轴突运输速率下降。在第四章中,我们使用DTI研究了STZ诱导的T1DM大鼠视束,视皮层的影像学变化及其微观病理学改变之间的关系。病理学结果显示T1DM大鼠视束轴突损伤,脱髓鞘,视皮层锥体细胞胞体萎缩,轴突淡染,有髓纤维髓鞘板层松散,线粒体异常。DTI结果显示视束FA显著下降,ADC‖显著下降,ADC⊥显著上升；视皮层FA显著下降,伴随着略有降低的ADC‖和略有上升的ADC⊥。视束视皮层ADC无显著变化。第五章对T1DM大鼠嗅球损伤进行影像学检查及其病理机制探索。结合组织病理学结果,验证了MRI发现的糖尿病大鼠嗅球扩散异常和萎缩。DTI结果发现T1DM大鼠嗅球嗅神经层/嗅小球层/外网丛层(ONL/GL/EPL)FA显著下降,伴随着ADC, ADC||和ADC⊥的显著上升：颗粒细胞层(GCL)起初ADC和ADC上显著上升,后来FA显著下降：室下区(SEZ)层没有出现扩散异常。组织学结果表明嗅神经层有髓神经纤维轴浆减少,脱髓鞘,无髓神经纤维轴突空泡化,轴膜缺失。高分辨结构像显示嗅球萎缩,起初萎缩出现在GCL和SEZ层,随着病程的延长嗅球靠近头端的部分萎缩累及所有层,靠近尾端的部分出现在EPL,GCL和SEZ层。Nissl染色证实嗅球萎缩,免疫组化染色表明嗅球内细胞凋亡增多,侧脑室可能未成熟神经细胞发生减少。本章结果表明STZ诱导的糖尿病大鼠早期即存在DTI可见的嗅球微观结构损伤,这种损伤的时空模式与嗅球萎缩不同。通过三,四和五章的工作我们发现扩散MRI(主要是DTI)能够灵敏地检测出T1DM大鼠的白质损伤。几种不同白质(如视神经,视束,嗅神经)的扩散参数在疾病中的变化不尽相同,一方面提示进行DTI测量时尽可能考察多个扩散参数,另一方面也显示引起扩散参数变化的微观机制的复杂性。本论文的研究工作丰富了糖尿病动物模型白质损伤病理特征的认识,为拓展扩散MRI技术在糖尿病中枢神经系统神经退行性疾病病理研究方面的应用提供了实验基础。研究糖尿病对中枢神经系统的影响,有助于人们认识理解糖尿病中枢系统并发症对其进行干预和治疗。