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目的：应用扩散张量成像（diffusiontensorimaging，DTI）技术对多发性硬化（multiplesclerosis,MS）患者丘脑、尾状核、病灶及正常表现脑白质（NAWM）进行定量研究，探讨其微观病理改变；通过扩散张量纤维束成像（diffusiontensortractography,DTT）研究多发性硬化白质病灶局部神经纤维异常。 材料和方法：对13名临床确诊为MS的患者（MS组）及11名年龄及性别匹配的健康志愿者（对照组）进行DTI检查，分别测量两组受试者的两侧丘脑、尾状核及NAWM的各向异性分数(FA)、平均扩散率(MD)、轴向扩散率（AD）。比较MS组与对照组丘脑、尾状核及NAWM的FA、MD、AD值的统计学差异；比较受试者个体的丘脑与尾状核FA、MD、AD值的统计学差异。测量MS组病灶及脑梗死组（7例）脑白质病灶的FA、MD值，并比较两组间的统计学差异。 结果：MS组丘脑及尾状核的FA、MD、AD值均大于对照组(P＜0.05),而丘脑的FA值更为显著（P=0.004）。受试者丘脑（包括MS组与对照组）的FA、MD、AD值均大于尾状核的相应值，有显著统计学意义(P＜0.001）。MS组胼胝体膝部、内囊前肢及额叶白质FA值均小于对照组（P＜0.05，其中额叶白质P=0.013）；而MD值均大于对照组（P＜0.05）。MS组FA值大于脑梗死组（P=0.004），而MD小于脑梗死组（P=0.034）。 结论：DTI定量研究能较为准确的探测到MS患者的丘脑、尾状核及NAWM的水分子扩散异常，在灰质核团及脑组织发生可视形态学改变之前，反映其微观病理改变，并可监测病情发展及疗效。