目的:采用基于体素的形态学测量（多元分析方法）、扩散张量成像（基于纤维束的分析方法）研究Leber遗传性视神经病（Leber’s hereditary optic neuropathy,LHON）基因突变携带者脑组织的早期改变及其与视网膜神经纤维层厚度的相关性。方法:采用基于体素的形态学测量、扩散张量成像（diffusion tensor imaging,DTI）和神经眼科学评价方法评估14名Leber遗传性视神经病基因突变携带者与15名年龄、性别匹配的健康对照。对高分辨磁共振T1解剖图像进行灰白质分割、标准化空间匹配、体积调制得到脑白质体积、脑灰质体积图像,对扩散张量图像进行涡流校正和头动校正、剥脑提取脑组织、计算本征值,获得各向异性分数（fractional anisotropy,FA）、轴向扩散（axial diffusion,AD）、径向扩散（radial diffusion,RD）与平均扩散（mean diffusion,MD）参数图像。采用基于SPM12的扩展程序the decoding toolbox使用探照灯方法进行多元分析,获得全脑灰质体积和白质体积逐体素预测准确率图,进行Z值标准化后,以2作为界值,根据平滑核和差异簇的检出关系,平滑核为3×3×3mm3时以30个相邻体素为簇阈值,平滑核为6×6×6mm3时以260个相邻体素为簇阈值,提取感兴趣区（region of interest,ROI）,获得对结果贡献大的脑区,然后进行基于ROI的置换检验,采用FDR的分析方法进行多重比较校正,寻找阳性脑区。对DTI参数图像,通过配准、计算组水平白质骨架、获得组水平白质骨架蒙片、获得个体FA、AD、RD和MD骨架图,采用FSL内置程序“randomize”进行非参数置换检验,进行LHON突变携带者和健康对照之间FA、MD、RD和MD的逐体素组间分析,多重比较校正采用FSL置换检验“randomize”工具中的TFCE选项进行FWE校正,采用霍普金斯大学白质纤维束概率模板提取FA存在显著性差异的纤维束的DTI参数值。根据不同基因型绘制分组散点图,并对不同性别、成年和非成年人进行不同的标识。通过移除可能的奇异值,回归年龄和性别效应,移除未成年受试者、移除男性受试者的方式,进行稳定性验证。通过偏相关分析方法寻找神经眼科学指标和影像参数间可能存在的联系。结果:在神经眼科学指标中,LHON基因突变携带者只有右下象限的视网膜神经纤维层厚度增厚呈弱显著性（t=2.6117,p=0.0150,大于校正的显著性标准p<0.0125）,不同基因型亚组间未发现显著性差别（Kruskal-Wallisχ2=0.072,p=0.9644）。VBM分析中,多个部位的灰质体积减小,白质体积增加,与RNFL厚度具有显著性相关。在DTI分析中,白质纤维束的FA值弥漫性减低,MD和RD弥漫性增高,其中RD增加的范围最广泛,MD增高的范围其次,FA值减低的范围最小。20个主要纤维束中的9个纤维束FA减低,这些FA值减低的纤维束的RD显著性增加,AD未检测到显著性病变。神经眼科学指标和扩散张量成像异常指标间未发现相关性。结论:无症状的LHON基因突变携带者存在多个部位的灰质体积减小,白质体积增加,与视网膜神经纤维层厚度显著性相关,并且存在广泛的DTI参数改变,FA减低,MD和RD增加,和视网膜神经纤维层厚度不相关,灰质体积、白质体积和DTI参数与视力、视野改变无相关关系,说明LHON基因突变携带者脑白质呈肿胀性改变,是神经元及其轴突不能承受正常的神经刺激而引起的原发性改变。创新性:本研究首次采用基于体素的形态学成像测量和磁共振扩散张量成像技术研究LHON基因突变携带者脑微观结构,得到两个新发现,揭示了LHON基因突变携带者脑组织的异常改变。