孤独症,又称孤独症谱系障碍（Autism Spectrum Disorder,ASD）,是一种广泛流行的神经发育障碍疾病。近年来,大量研究通过磁共振成像技术结合临床诊断表现对孤独症群体大脑的特定结构与功能进行探索,结果发现孤独症患者群体的大脑结构相较于正常人存在异常,而这些结构异常与其对应的脑功能异常甚至缺失有很大的关系。此外,孤独症的病因学复杂,是一种谱系障碍疾病,分为多种亚型。儿童时期既是大脑发育的关键期,也是针对孤独症的大多数有效治疗手段的黄金时期。但是目前针对低龄孤独症患者（尤其是4～6岁）的大脑结构连接和白质纤维束特性的研究很少,在孤独症儿童不同社交亚型上的大脑结构特性研究更是少之又少。弥散张量成像（Diffusion Tensor Imaging,DTI）作为磁共振技术的一种,相较于其他成像方式可以更加直观地描述孤独症患者大脑结构连接及白质纤维束的发育特性。因此,本研究基于大脑DTI数据的各向异性分数（fractional anisotropy,FA）指标,进行了三个研究分别分析4～6岁孤独症儿童相较于正常发育儿童的大脑白质纤维结构连接（研究一）和主要纤维束特性（研究二）的差异,以及孤独症社交亚型的上述差异与孤独症临床诊断量表（Autism Diagnostic Observation Schedule,ADOS）的相关性（研究三）,旨在发现可靠的脑影像学标记用于孤独症儿童及其社交亚型的早期诊断及辅助治疗。本研究采用了三个独立数据集（合作者北京大学医学部张嵘副教授团队采集的4～6岁孤独症儿童和正常发育儿童共计121例（其中孤独症儿童95例）,本团队采集的孤独症儿童12例,以及合作者南京脑科医院柯晓燕教授团队采集的正常发育儿童9例DTI数据）以验证结果的鲁棒性。研究一发现孤独症儿童相较于正常发育儿童,有五个结构脑网络共计22条结构连接的FA指标增强,而没有发现FA指标降低的结构网络。基于元分析发现该五个结构脑网络与默认网络、运动、视觉识别、道德还有奖赏等孤独症主要功能缺陷相关。同时,该五个结构脑网络作为整体与ADOS特定分量表得分显著相关。基于这五个具有显著组间差异的结构脑网络,本研究进一步建立了基于支持向量机（Support Vector Machine,SVM）的孤独症儿童与正常发育儿童的分类模型,经过留一交叉验证法和独立测试集验证都达到了较好的分类效果（分类准确率大于90%）。研究二对4～6岁孤独症儿童白质纤维束特性进行分析,发现了校正前的孤独症儿童与正常发育儿童之间在纤维束骨架特定区域上发生的改变。基于研究一结构连接特性的分析结果,研究三进一步探索了孤独症儿童的三种社交亚型的结构连接与ADOS量表得分相关性的异同。综上所述,本论文基于以上三个研究发现了4～6岁孤独症儿童及其社交亚型相较于正常发育儿童的大脑白质纤维结构连接和纤维束特性差异,及其与孤独症诊断量表的相关性,探索了大脑结构连接特性作为潜在的区分低龄孤独症儿童与正常发育儿童的脑影像标记物,为将来进一步基于磁共振图像处理算法和人工智能的孤独症早期诊断和精准干预治疗提供了新的思路和有效的探索。