大脑白质是连接大脑灰质区域和皮层下区域的基础结构,是脑区之间进行高效信息交互的媒介。弥散张量成像基于高斯模型在单指数扩散成像的基础上利用各向异性扩散张量重建脑组织微观结构。它的四个量化参数,包括各向异性,平均弥散率,轴向扩散率和径向扩散率,对脑白质微结构的改变非常敏感,常用于刻画脑白质微结构的改变。基于弥散张量成像的脑白质微结构分析方法常用于脑发育、脑老化与脑认知功能的研究,也常用于脑疾病病理变化研究。但是,目前的脑白质微结构分析方法不系统、不统一,导致研究得到的结果不仅具有局限性,研究间也很难进行横向比较。针对这一现状,本文提出了多尺度多参数的脑白质微结构分析方法框架,并将这一框架应用于抑郁症研究,具体内容如下:1.提出了多尺度多参数的脑白质微结构分析方法框架,为脑白质微结构分析提供了系统完整的方法论。框架包含三部分的内容:首先,框架对参数图像进行区域尺度的分析,从而识别脑白质微结构区域尺度的改变。其次,框架对参数图像进行骨架体素级尺度的分析,这种方法配准误差小且不需要平滑。最后,框架对参数图像进行全脑体素级尺度的分析,该分析方法对符合高斯分布的参数敏感,能自动检测任意局部团簇脑白质微结构的改变。框架内提供的区域尺度的分析方法使得区域尺度参数符合高斯分布,具有多重比较次数少、统计效力高、不存在配准误差等优点。2.本文从多尺度多参数两个角度揭示了首发患者和复发患者脑白质微结构异常的模式,结果显示首发与复发抑郁症存在不同的白质异常模式。首发组右侧额上回/额中回脑白质微结构异常较复发组突出且整个患者组右侧额上回/额中回参数值与发作次数不相关,而复发组左侧额上回/额中回脑白质微结构异常较首发组突出且整个患者组左侧额上回/额中回参数值受到发作次数的负面影响,这一结果表明首发组与复发组患者脑白质微结构异常的重点脑区不同,首发组患者存在突出的右侧额上回/额中回脑白质微结构异常,复发组患者存在突出的左侧额上回/额中回脑白质微结构异常。3.通过首发与复发抑郁症对比实验,本文发现各向异性参数对区域尺度与骨架体素级分析更敏感,而平均弥散率、轴向扩散率和径向扩散率对全脑白质体素级分析更敏感。区域尺度分析结果与体素级分析结果相互补充,相互验证,框架的使用使结果更完整。本文提出的方法框架从多参数与多尺度两个维度刻画与分析脑白质微结构,克服了单一分析方法的局限性。进一步,首发与复发抑郁症对比研究结果从脑白质微结构角度提供了抑郁症潜在的生物学标记,这些潜在的生物学标记有望用于抑郁症的早期筛查。另外,脑白质微结构的改变与认知功能密切相关,因此本文提出的脑白质微结构分析方法框架还可以应用于认知障碍筛查、认知状态评估与军队特定人员选拔。