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第一部分多发性硬化和视神经脊髓炎谱系疾病患者脉络丛体积与脑组织萎缩的关系目的:基于Freesurfer探讨多发性硬化（multiple sclerosis,MS）和视神经脊髓炎谱系疾病（neuromyelitis optica spectrum diseases,NMOSD）患者脉络丛体积与全脑组织形态学（脑室系统体积、脑沟皮层厚度、脑回皮层厚度和深部灰质体积）横向与纵向的变化规律,并进一步分析脉络丛体积与脑组织萎缩之间的相关性。资料与方法:招募51名MS患者、42名NMOSD患者和56名健康对照者（health controls,HC）作为被试者进行研究,其中25名MS患者和20名NMOSD患者进行为期0.58至5.67年随访（中位数为1.67年）。收集所有被试者的T2-FLAIR、3DT1序列图像数据及临床相关资料。基于Freesurfer分析技术量化脉络丛及全脑组织的形态学改变。采用单因素方差分析和配对t检验分别比较三组人群在基线期和患者组在随访期的全脑组织形态学组间差异,包括双侧脉络丛体积、14个脑结构总体积、4个脑室系统体积、左右大脑半球各74个脑区皮层厚度、16个深部灰质脑区体积的组间差异,并探讨脉络丛体积与全脑组织形态学改变的相关性。结果:（1）横向队列结果:与HC组相比,MS组的脉络丛体积增大（p＜0.001）;NMOSD组的脉络丛体积无明显改变（p＞0.05）。MS组呈全脑弥漫性萎缩改变（11个脑结构总体积、双侧侧脑室、第三脑室和脑脊液体积增大,广泛皮层厚度减低和深部灰质体积减低,p＜0.001,false discovery rate,FDR校正）,且MS组皮层萎缩在脑沟区域的分布（61%,41/67）大于脑回区域的分布（43%,29/67）;NMOSD组表现为轻度脑萎缩改变（6个脑结构总体积、第三脑室体积增大,p＜0.001,FDR校正）。在MS组（p＜0.05,r=-0.292～-0.538,FDR校正）和NMOSD组（p＜0.05,r=-0.325～-0.572,FDR校正）中,脉络丛体积与脑皮层厚度之间存在广泛的相关性。（2）纵向队列结果:MS组（中位数:1.37年）和NMOSD组（1.25年）的随访时间间隔无显著差异（p＞0.05）。MS组随访期与基线期相比,随访期EDSS加重（p=0.001）,T2病灶体积增大（p=0.026）,总深部灰质体积、右侧伏隔核体积减少（p＜0.001,FDR校正）,双侧侧脑室体积增大（p＜0.001,FDR校正）。NMOSD组随访期与基线期相比,随访期EDSS加重（p=0.017）,T2病灶体积增大（p=0.013）,脑萎缩无明显加重（p＞0.05）。结论:MS表现为脉络丛相关的全脑组织萎缩,NMOSD仅表现为局部脑萎缩。在短期随访中,MS患者脑萎缩呈渐进性加重,NMOSD患者无明显萎缩加重。两者的脑萎缩模式不同,其潜在的病理机制不同,这将有助于临床进行鉴别诊断。第二部分多发性硬化和视神经脊髓炎谱系疾病患者白质骨架微结构损伤的差异目的:基于纤维束追踪的空间统计（track-based spatial statistics,TBSS）分析方法探讨MS和NMOSD患者白质微结构的横向与纵向变化规律。资料与方法:纳入的被试者同本研究第一部分。收集MS、NMOSD及HC组所有被试者的T2-FLAIR、3DT1和DTI序列图像数据及临床相关资料。基于TBSS分析方法量化全脑白质骨架的微结构改变。采用单因素方差分析和配对t检验分别比较三组人群在基线期和患者组在随访期白质骨架微结构DTI参数值的组间差异,包括各向异性分数（fraction anisotropy,FA）、平均扩散率（mean diffusion,MD）、轴向扩散率（axial diffusivity,AD）和径向扩散率（radial diffusivity,RD）的组间差异。结果:（1）横向队列结果:与HC组相比,MS组全脑主要20条纤维骨架的DTI参数值均存在异常,其中FA（异常体素占比:82%）值降低,MD（92%）、AD（68%）和RD（94%）值增加（p＜0.05,Threshold-free cluster enhancement,TFCE校正）;NMOSD组17条纤维束的FA（26%）值降低（p＜0.05,TFCE校正）。MS组白质微结构损伤程度均大于NMOSD组,其中20条纤维束的FA（87%）值降低、MD（72%）和RD（82%）值增加,16条纤维束的AD（68%）值增加（p＜0.05,TFCE校正）。（2）纵向队列结果:MS组随访期与基线期相比,随访期17条纤维束FA（23%）值降低,6条纤维束MD（1%）和15条纤维束RD（15%）值升高（p＜0.05,FDR校正）;NMOSD组随访期与基线期相比,随访期DTI参数值无统计意义差异（p＞0.05）。结论:MS和NMOSD患者均存在白质微结构损伤,前者的微结构损伤范围较后者更广、程度更重。在短期随访中,MS患者的大脑微结构损伤呈渐进性加重,而NMOSD患者未见明显加重。第三部分多发性硬化和视神经脊髓炎谱系疾病患者看似正常脑白质区微结构损伤与白质病灶区微结构损伤的关系目的:基于概率性纤维追踪技术分析MS和NMOSD患者看似正常脑白质区和白质病灶区微结构损伤的差异及其临床意义,并进一步探讨看似正常脑白质区微结构损伤与病灶区微结构损伤之间的相关性。资料与方法:纳入的被试者同本研究第一部分。收集MS、NMOSD及HC组所有被试者的T2-FLAIR、3DT1和DTI序列图像数据及临床相关资料。基于概率性纤维追踪技术追踪HC、MS和NMOSD患者大脑内20条主要的白质纤维束,并根据患者组中的病灶分布,将每条纤维束分割为看似正常脑白质区和白质病灶区。采用单因素方差分析比较:（1）HC组白质区、MS组和NMOSD组看似正常脑白质区DTI参数值的组间差异;（2）MS组和NMOSD组病灶区DTI参数值的组间差异;（3）DTI参数值与临床量表之间的相关性;（4）MS组和NMOSD组看似正常脑白质区损伤程度与病灶区损伤程度之间的相关性。结果:（1）MS组和NMOSD组20条纤维束均存在病灶,MS组17条纤维束病灶体积大于NMOSD组（p＜0.05,FDR校正）。（2）MS组20条纤维束看似正常脑白质区均存在微结构损伤（p＜0.05,FDR校正）,NMOSD组中仅有7条纤维束的看似正常脑白质区存在轻度微结构损伤（p＜0.05,FDR校正）,且MS组损伤的程度重于NMOSD组（p＜0.05,FDR校正）。（3）MS组中3条纤维束病灶区的微结构损伤程度轻于NMOSD组（p＜0.05,FDR校正）,其余17条纤维束病灶区微结构损伤程度与NMOSD组相似（p＞0.05）。（4）MS组看似正常脑白质区（p＜0.05,r=-0.68~0.71,FDR校正）和病灶区（p＜0.05,r=-0.72~0.72,FDR校正）的微结构,以及NMOSD组看似正常脑白质区（p＜0.05,r=-0.69~0.97,FDR校正）的微结构均与病灶体积、临床量表具有相关性。（5）MS组中13条纤维束看似正常脑白质区的损伤程度与同条纤维束病灶区的损伤程度相关（p＜0.05,r=-0.42~0.80,FDR校正）,NMOSD组5条纤维束的看似正常脑白质区的损伤程度与同条纤维束病灶区的损伤程度相关（p＜0.05,r=-0.61~0.89,FDR校正）。结论:MS患者看似正常脑白质区的微结构损伤范围和程度比NMOSD患者更广、更重,而两者病灶区的微结构损伤程度相似。两者看似正常脑白质区的损伤程度与白质病灶区的损伤程度之间存在相关性,提示两者可能均存在病灶区到看似正常脑白质区损伤的华勒氏变性机制。第四部分多发性硬化和视神经脊髓炎谱系疾病患者结构与功能网络的损伤差异目的:基于图论方法探讨MS和NMOSD患者结构网络和功能网络属性的横向与纵向差异。资料与方法:纳入的被试者同本研究第一部分。收集MS、NMOSD及HC组所有被试者的T2-FLAIR、3DT1、DTI和BOLD序列图像数据及临床相关资料。使用METRIX3软件构建DTI结构网络,使用GRETNA软件构建功能网络。采用单因素方差分析和配对t检验分别比较三组人群在基线期和病人组在随访期结构网络和功能网络拓扑属性的组间差异,包括全局效率、局部效率、聚类系数、最短距离、富人俱乐部连接、支线连接和外周连接的组间差异,并进一步分析其与临床量表之间的相关性。结果:（1）横向队列结果:在结构网络中,与HC组和NMOSD组比较,MS组的全局效率、局部效率和聚类系数减低（p＜0.05,FDR校正）,最短路径增大（p＜0.05,FDR校正）,NMOSD组与HC组间比较无统计学差异;与HC组相比,MS组的富人俱乐部连接、支线连接和外周连接均减低（p＜0.05,FDR校正）。在功能网络中,与HC组和NMOSD组比较,MS组仅表现出富人俱乐部连接升高（p＜0.05,FDR校正）。MS组（p＜0.05,r=-0.319-0.745FDR校正）和NMOSD组（p＜0.05,r=-0.491~0.656,FDR校正）中的结构网络参数与病灶体积及临床量表具有广泛的相关性。（2）纵向队列结果:MS组和NMOSD组结构网络和功能网络前后比较无明显差异（p＞0.05,FDR校正）。结论:MS和NMOSD患者结构和功能网络的损伤模式不同,前者主要表现为结构网络富人俱乐部的连接强度减低伴随功能网络富人俱乐部的连接强度代偿升高,后者为结构网络富人俱乐部的连接强度轻度减低。在短期的随访中,二者均未表现出网络属性进行性破坏的征象。第五部分多发性硬化和视神经脊髓炎谱系疾病患者的短距离、中等距离与长距离连接纤维与全脑组织形态学和网络参数的关系目的:基于概率性纤维追踪技术分析MS和NMOSD患者短距离连接、中等距离连接和长距离连接纤维的损伤差异及其与全脑组织形态学、结构网络与功能网络属性之间的相关性。资料与方法:纳入的被试者同本研究第一部分。收集MS、NMOSD及HC组所有被试者的T2-FLAIR、3DT1、DTI及BOLD数据。利用METRIX3构建全脑纤维束连接,根据HC组所有纤维束的长度进行三等分,将纤维束分为短距离连接纤维、中等距离连接纤维和长距离连接纤维。使用单因素方差分析比较三组人群中每种纤维束的数目和FA值的组间差异。并进一步分析每种纤维的数目、FA值与全脑组织形态学、结构网络和功能网络属性之间的相关性。结果:与HC组和NMOSD组相比,MS组总的纤维束数量减少,其中,长距离连接纤维束的数量和中等距离连接纤维束的数量均减少（p＜0.05,FDR校正）,短距离连接的纤维束数量增多（p＜0.05,FDR校正）;NMOSD组的三种纤维束的数量与HC组比较无明显差异（p＞0.05,FDR校正）。与HC组相比,MS组和NMOSD组的三种纤维FA值均明显减低（p＜0.05,FDR校正）,且MS组FA值下降幅度大于NMOSD组（p＜0.05,FDR校正）。MS组和NMOSD组短距离连接、中等距离连接和长距离纤维束数量与脑组织形态学、结构网络效率之间具有广泛的相关性（p＜0.05,r=-0.594~0.699,FDR校正）。结论:MS和NMOSD患者短距离、中等距离和长距离连接纤维损伤模式不同,前者为三种长度纤维数量减低伴微结构破坏,后者数量不变但伴有微结构损伤,且二者与脑组织形态学及结构网络信息整合能力的改变存在相关性。本研究基于不同类型的纤维联合形态学、拓扑网络结构分析,为MS和NMOSD患者的脑组织损伤提供了一个潜在综合性的解释。