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研究目的采用基于体素的形态学分析(voxel based morphometry,VBM)并结合Kullback–Leibler(KL)散度构建轻度认知障碍(mild cognitive impairment,MCI)患者个体脑结构网络,利用图论的分析方法比较正常老龄受试者(NC)、轻度认知功能障碍进展为阿尔兹海默症患者(MCI-to-AD converter,cMCI)以及未进展患者(MCI-to-AD non-converter,ncMCI)脑结构网络的改变,试图发现MCI患者向AD进展的脑结构生物学标记。研究内容及方法本研究选取阿尔茨海默神经影像学倡议(Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative,ADNI)公开数据库中529例受试者的核磁共振扫描T1结构像数据,其中NC受试者225例、ncMCI患者131例、cMCI患者173例。采用基于SPM8工具包中VBM软件对结构像数据进行预处理和灰质体积(grey matter volume,GMV)的提取。根据先验脑图谱模板(AAL-246)获得每位受试者各脑区灰质体积的概率密度分布,采用基于KL散度的方法计算脑区之间灰质体积概率密度函数的相似性,进而构建个体脑结构网络,结合图论的分析方法在多稀疏度阈值下比较NC受试者、cMCI患者以及ncMCI患者脑结构网络的改变,并将上述分析结果中有显著性差异的脑区定义为感兴趣区(regions of interest,ROI),采用一般线性模型分析感兴趣区灰质体积萎缩与MCI进展为AD时间的相关性。结果与NC受试者相比,ncMCI患者脑结构网络中双侧海马尾部节点介数中心性明显升高,双侧枕叶、右侧海马节点度、节点全局效率明显升高,左侧枕叶、右侧海马头部节点最短路径长度明显降低;右侧额中回节点度、节点全局效率明显降低,节点最短路径长度明显增加(p<0.001,多重比较校正)。与NC受试者相比,cMCI患者脑结构网络中双侧海马尾部、右侧海马头部及左侧丘脑节点介数中心性明显升高,双侧海马旁回、左外侧杏仁核节点介数中心性明显降低;双侧海马、双侧枕叶、左侧杏仁核、左侧丘脑的节点度、节点全局效率明显升高,节点最短路径长度明显降低;双侧颞上沟、右侧额中回及右侧颞中回节点度、节点全局效率明显减低,节点最短路径长度明显升高。双侧海马旁回、双侧外侧杏仁核、右侧中央后回、右侧内侧杏仁核、左侧丘脑节点聚类系数明显升高,左侧海马尾部聚类系数明显降低;双侧海马旁回、双侧外侧杏仁核、左侧丘脑、右侧尾状核节点局部效率明显升高,左侧海马节点局部效率明显降低(p<0.001,多重比较校正)。此外,与ncMCI患者比较,cMCI患者脑结构网络中双侧海马旁回节点介数中心性明显减低;双侧海马头部节点度、节点全局效率明显升高,最短路径长度明显减低;右侧颞中回节点度、节点全局效率明显减低,节点最短路径长度明显增加;双侧海马旁回及左外侧杏仁核节点聚类系数及节点局部效率明显升高(p<0.001,多重比较校正)。在控制性别、年龄和平均受教育年限因素的条件下,cMCI患者感兴趣区灰质体积与MCI转化至AD的时间呈正相关(P<0.05,FWE校正)。结论1、ncMCI患者与cMCI患者的脑结构网络较NC受试者均存在明显改变。2、cMCI患者脑结构网络中多个脑区节点拓扑属性出现明显异常,海马旁回、海马头部、颞中回及左侧杏仁核区节点拓扑属性异常更有可能提示患者病变进展的可能性3、cMCI患者在病程初期脑灰质出现大范围明显萎缩,萎缩程度与cMCI患者进展为AD的时间呈正相关,萎缩程度能提示疾病的进展速度。