近年来,人们饮食结构和生活习惯的改变、生活和工作压力的增加以及运动量的减少等诸多现状造成功能性便秘患病率逐年攀升。患者长期严重的便秘症状会进一步诱发焦虑抑郁等心理障碍,严重影响患者的生活质量。神经影像研究发现,功能性便秘与大脑功能和结构的异常有关,反映出患者的脑肠交互作用异常。而且患者伴有的严重心理障碍会参与脑肠交互作用,影响病情的发展。但以往的研究更多关注功能性便秘患者的单个大脑区域的异常变化,缺乏从大脑网络角度研究大脑的异常中枢机制。因此,本课题基于静息态功能磁共振成像,借助图论算法,进一步探究功能性便秘(FCon)患者以及单纯功能性便秘患者(FCNAD)和伴有焦虑抑郁的功能性便秘患者(FCAD)的大脑功能网络拓扑属性异常,从脑网络角度为揭示功能性便秘致病中枢机制提供影像学证据。首先,基于图论,针对功能性便秘患者的大脑功能网络展开研究。研究共纳入42名FCon患者和41名正常被试(HC),采用置换检验从全局、节点、模块三个尺度分析FCon患者大脑功能网络的变化。结果显示,患者和正常被试的功能网络均具有典型的“小世界”特性;但患者的归一化集群系数和“小世界”性较低;且患者的丘脑(THA)、喙部前扣带回(r ACC)和辅助运动区(SMA)等脑区(还包括中央前回-Pre Cen、前脑岛-a INS、杏仁核-AMY、上顶叶-SPL和下顶叶-IPL)的节点度/效率异常,患者的THA节点度值与排便困难程度呈现显著负相关性,r ACC的节点度值与排便不尽感呈现显著负相关性;此外,患者在涉及躯体/感觉处理(THA)、情绪处理(r ACC)和运动控制(SMA)的脑区的模块内节点度值/效率异常,且丘脑相关网络与边缘网络(AMY和海马回)存在异常的功能交互。这些发现表明功能性便秘与丘脑-皮层网络的异常有关。其次,在上一章研究的基础上,扩大样本量,依据患者的焦虑、抑郁、状态-特质焦虑自评值采用层次聚类将FCon患者进一步细分为FCAD和FCNAD。细分后本研究的被试群体包括43名HC、42名FCNAD和41名FCAD。采用单因素方差分析比较FCAD、FCNAD和HC的功能网络拓扑属性和脑区功能连接的差异,结果显示,FCAD和FCNAD的归一化集群系数和“小世界”性均异常;FCAD和FCNAD的节点度/效率处于异常的脑区包括r ACC、Pre Cen、THA、SMA和SPL;而模块内节点度值的分析则进一步突出功能性便秘亚型患者(FCAD和FCNAD)的r ACC在凸显网络内信息整合的异常,并且研究还发现凸显网络与额顶叶网络的模块间连接具有显著的组效应;在FCNAD组,脑区功能连接(左侧a INS-左侧r ACC)只与便秘症状相关,但在FCAD组,脑区功能连接(DMPFC-左侧r ACC和右侧Pre Cen-右侧a INS)不仅和便秘症状相关还与精神状态相关,提示FCAD与FCNAD之间存在不同的肠脑相互作用;此外,基于网络的统计分析(NBS)结果凸显了r ACC在患者全脑网络中的重要地位。上述发现反映FCAD与FCNAD患者的脑功能网络具有不同程度的异常状况,并且精神因素在FCAD患者的病情发展中发挥重要作用。最后,沿用上一章的功能性便秘亚型患者(FCAD和FCNAD)样本,筛选患者(FCAD和FCNAD)的大脑功能网络拓扑参数和局部网络(凸显网络和边缘网络的并集)功能连接中的有效特征,采用支持向量机(SVM)构建患者精神状态的分类模型,结果显示分类准确率达到75.90%、灵敏度80.95%、特异性为70.73%,表明大脑功能网络拓扑参数和局部网络功能连接具有作为可区分功能性便秘患者精神状态的生物标记物的潜力。本文借助基于图论的脑网络分析方法,从系统级的角度探究功能性便秘(FCon)患者及其亚型患者(FCAD和FCNAD)大脑功能网络拓扑属性的异常,为功能性便秘患者的中枢异常机制提供了新的发现。此外,功能性便秘亚型的分类研究则可以为临床医生对患者精神状态的诊断提供线索,以便于进行个性化治疗。