海洛因成瘾作为一种慢性脑疾病，影响大脑一系列回路，例如：控制回路、记忆回路、奖赏回路、动机回路。之前的影像学研究已经揭示出海洛因成瘾患者与正常人的大脑结构和功能上的异常，这些研究发现大大地提高了我们对海洛因成瘾机制的理解。目前针对大脑灰质结构差异的研究主要采用基于体素的形态学分析方法，该方法考察的是大脑灰质体积，然而目前海洛因依赖对大脑皮层厚度的影响尚不明确。首先，本文详细的阐述了基于体素的形态学测量方法和皮层厚度测量方法的基本原理。其次，本研究纳入了11个海洛因依赖患者和13个年龄、性别、教育程度相匹配的正常对照，为了能够更好的解释皮层厚度测量结果，本文利用以上被试的影像学数据，采用基于体素的形态学分析方法进行大脑灰质体积变化的研究。最后，我们在这同一批数据的基础上，使用Freesurfer软件进行皮层厚度差异的研究，并将所得结果与灰质体积差异研究所得结果进行对比分析。这一结果也在一定程度上支持了皮层灰质体积是大脑皮层形态学变化的一种混合测量效果，而皮层厚度仅是一个单一属性的事实。基于体素的形态学分析和皮层厚度测量均表明，海洛因成瘾患者大脑灰质显著萎缩的区域有：左侧大脑的额中回上部、双侧额中回下部、右侧额上回、双侧框额部皮质外侧、左侧扣带回峡部、双侧颞下回、左侧颞中回、和双侧脑岛。实验结果证明，在今后的研究中，将基于体素的形态学分析方法和皮层厚度测量技术进行联合分析可以更加全面的描述脑结构的形态学变化。本研究属于应用数学与生物医学的跨学科交叉研究。