随着国内经济迅猛发展，人们生活水平提高，饮食习惯的改变，生活及学习工作的压力加大，中国的肥胖人口已居世界首位，肥胖已经成为影响人类健康的重要因素之一。造成肥胖的主要原因之一是由于过度的能量摄取导致体内脂肪堆积而造成，长期的肥胖增加了糖尿病、心血管疾病、呼吸道疾病、高血压、脂肪肝和癌症等疾病的患病率；同时还会影响肥胖者的心理健康。目前对于肥胖的治疗方式众多，其中外科减肥手术成为唯一长期有效的减重方式。　　针对肥胖的影像学研究发现，肥胖造成了大脑前额叶、边缘系统、颞叶等区域功能和结构的异常；但是肥胖患者在接受减肥手术后，随着体重的减轻，大脑功能和结构的变化还很少被研究。减肥手术是否能够引起大脑的神经可塑性变化，逆转肥胖状态时异常的功能和结构？以及如何变化的？这些都是本文需要研究的科学问题。于是，论文借助磁共振成像技术，采用袖套式胃减肥手术（LSG）和肥胖相关模型，针对上述科学问题，分别研究肥胖患者减肥手术前后大脑基线活动水平和白质纤维结构的变化。　　本文研究中，招募自愿接受减肥手术的肥胖被试和与之性别、年龄等相匹配的正常体重被试，分别采集肥胖被试术前与术后一个月和正常人的静息态功能磁共振图像和弥散张量图像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）以及3D结构像，并采集行为学数据，填写饮食、精神状态等相关量表。　　1）对于静息态功能像，主要使用低频振幅（Amplitude ofLow Frequency Fluctuation，ALFF）方法研究基线状态下肥胖组与正常体重组、以及手术前后被试间大脑活动的差异，结果发现：肥胖造成大脑前额叶脑区（背外侧前额叶、前扣带回、眶额回等）和边缘系统（杏仁核、海马、脑岛等）脑区的活动异常，但减肥手术后，上述存在差异脑区的活动水平均发生了改变，向正常体重被试的趋势变化。　　2）将上述存在差异的区域定义为感兴趣区域（ Regions of Interesting，ROIs）并进行基于Granger因果的（GrangerCausal Analysis，GCA）的有效连接度分析，刻画核团区域之间的因果作用关系。研究表明：肥胖患者的眶额回（OFC）与奖赏系统（壳核、丘脑等）、边缘系统（杏仁核、海马、脑岛等）存在增强的有效连接，产生了异常驱动力，同时，背外侧前额叶（DLPFC）与中脑边缘系统（杏仁核等）的有效连接降低，表明抑制能力减弱；术后OFC与中脑边缘系统的有效连接度显著降低，异常的驱动作用力减弱，DLPFC对奖赏系统（尾状核）和OFC的有效连接增强，表明其抑制控制能力的增强。　　3）针对DTI成像，主要研究了减肥手术前后大脑白质结构纤维完整性的变化，发现肥胖患者大脑各向异性（Fractional Anisotropy，FA）的降低，术后FA的增高，并呈现向正常体重被试水平恢复的趋势。　　4）接着，基于上述功能存在差异的区域，进行脑区间的纤维束追踪分析（Fiber Tracking）研究结构连接的变化。结果发现：左右两侧 DLPFC与海马（HIPP）、脑岛（Insula）和丘脑（Thalamus）的连接，以及 OFC与壳核（Caudate）、脑岛等的连接增强，而DLPFC和脑岛之间的连接减弱，术后呈现向正常体重被试水平恢复的趋势。　　5）最后，开展了功能影像与结构影像的融合分析，主要包括大脑活动水平与白质纤维完整性相关分析，功能连接与结构连接的相关性分析，以及功能和结构影像数据与行为数据之间的相关分析。　　发现OFC活动水平变化与体质指数（BMI）的变化成正相关性，GCC区域的FA值变化与腰围变化成正相关性，OFC活动水平的变化和GCC的FA值的变化可能作为减肥手术疗效评估的靶点。此外，OFC与DLPFC、OFC与Insula之间的功能连接与其之间的结构连接分别在术后和肥胖状态下呈现负相关和正相关性。上述，通过研究肥胖以及减肥手术对于中枢神经系统的功能与结构影响，能够更好的揭示肥胖以及减肥手术的中枢神经机制，为临床治疗提供神经影像学依据，同时，为更好的肥胖治疗方式提供理论依据。