目的：用3.0T磁共振扩散张量成像（MR-DTI）定量分析偏头痛患者中脑导水管周围灰质(PAG)、黑质(SN)、红核(RN)的微观结构改变，并探讨这些结构的DTI数据改变与偏头痛发病相关性。方法：选取符合临床诊断标准偏头痛患者42例、性别年龄匹配的健康志愿者22例行T2WI、3D-TOF-MRA和DTI扫描，获得到一系列MR数据，选择双侧导水管周围灰质、黑质、红核为感兴趣区（ROIs），ROIs内T2WI显示可视病灶或颅内有脑血管病变的研究对象被排除，测量每个符合要求的研究对象ROIs的MD值、FA值，采用独立样本t检验分别比较偏头痛组与对照组及偏头痛亚组间两组数据的差异，并采用Spearman秩相关分析评估各指标与偏头痛是否具有相关性，以P<0.05具有统计学意义。结果：（1）偏头痛组双侧导水管周围灰质区的FA值较对照组均有明显降低（P<0.05）而MD值较对照组明显升高（P<0.05）；（2）双侧红核、黑质的FA、MD在偏头痛组和对照组间各个区域的变化不同，除右侧红核的MD值（t=-1.103,P>0.05）无统计学意义外，其余各区域改变均具有统计学意义（P<0.05）；（3）Lpag、Lrn、Lsn、Rpag、Rrn、Rsn区的FA值与偏头痛发病显著相关（r=-0.343、0.636、0.354、-0.709、-0.595、-0.421，P<0.05），Lpag、Lrn、Lsn、Rpag、Rsn区的MD值与偏头痛发病显著相关（r=0.487、-0.277、0.694、0.737、0.297，P<0.05）。结论：偏头痛患者存在可以用DTI技术探及PAG、RN、SN的微观结构改变，其中PAG的结构损伤具有选择性，本组研究结果支持PAG是偏头痛发病的特异性结构。