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背景与目的:弱视(Amblyopia)是在视觉发育期由于异常视觉经验造成以空间视力损害为特征的神经发育障碍性疾病。弱视发病率高,是一种常见的严重影响儿童视力的眼病,同时也是造成成人单眼视力损害首要原因。屈光参差性弱视(Anisometropic Amblyopia)在儿童及成人弱视中均占有很高的比例,是临床最为常见的弱视类型之一。目前,临床上对弱视的常规治疗仅对12岁以前的儿童起作用,而对成人几乎没有疗效。这种疗效差异提示,可能是儿童弱视和成人弱视神经机制的不同,造成这种年龄对治疗的影响。然而,儿童和成人弱视究竟有何不同,特别是二者神经机制的差异尚未见报道。关于弱视神经机制的研究一直颇受关注,但其确切机制至今尚未明了。既往的研究从责任脑区定位开始,由初级视皮层逐渐向高级视觉区域甚至于额顶叶与视觉相关的脑区扩展,虽然发现了一些视觉相关脑区的变化,但却局限于功能或结构的单层面分析,缺乏从功能到结构的整合研究。同时,更缺乏儿童及成人屈光参差性弱视的对比研究。近年来,随着磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)技术的飞速发展,已逐渐从结构磁共振成像(structural MRI,s MRI)扩展到功能磁共振成像(functional MRI,f MRI),从单模态成像(Single-modal MRI)发展到多模态成像(Multi-modal MRI)。使我们不仅可以直接观察弱视患者大脑灰、白质结构的改变,而且可以分别从任务状态和静息状态下对弱视可能影响的大脑视觉信息处理的各个层面进行深入研究。基于以上认识,本课题拟应用多模态磁共振成像技术对儿童及成人屈光参差性弱视患者脑功能结构的变化进行研究,以期明确两类弱视患者脑功能结构改变特征与差异,促进对弱视神经机制的认识,并为寻找针对成人弱视的新治疗途径奠定实验基础。材料与方法:本课题分为以下四部分研究:1.任务态fMRI研究:募集儿童及成人屈光参差性弱视患者与人口学指标相匹配正常对照(儿童患者9例,儿童对照8例;成人患者10例,成人对照12例)作为研究被试,利用任务态fMRI结合针对不同视觉通路的视觉刺激,检测各被试初级视皮层V1的血氧水平依赖(Blood Oxygenation Level Dependent,BOLD)信号,探索儿童及成人屈光参差弱视患者V1针对不同视觉刺激的BOLD信号变化特征,比较其差异,并寻找BOLD信号变化与临床指标的相关性;2.静息态fMRI研究:募集儿童及成人屈光参差性弱视患者与人口学指标相匹配正常对照(儿童患者20例,儿童对照20例;成人患者20例,成人对照20例)作为研究被试,利用静息态fMRI结合低频振荡振幅(Amplitude of Low Frequency Fluctuation,ALFF)分析方法,检测各被试的全脑ALFF,探索儿童及成人屈光参差弱视患者静息状态下大脑自发活动的强度即ALFF的变化特征,比较其差异,并寻找ALFF变化与临床指标的相关性;3.脑灰质结构磁共振研究:研究被试同第二部分;利用三维高分辨率结构磁共振成像结合基于表面的形态学测量(Surface-based Morphometry,SBM)分析方法,检测各被试的全脑皮层厚度,探索儿童及成人屈光参差弱视患者皮层厚度的变化特征,比较其差异,并寻找皮层厚度变化与临床指标的相关性;4.脑白质结构磁共振研究:研究被试同第二部分;利用弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)结合基于纤维束的空间统计(Tract-Based Spatial Statistics,TBSS)分析方法,检测各被试的全脑白质纤维束部分各项异性(Fractional Anisotropy,FA),探索儿童及成人屈光参差弱视患者白质纤维束FA的变化特征,比较其差异,并寻找FA变化与临床指标的相关性。结果:1.任务态fMRI研究结果:相较于正常对照被试,无论是对M通路刺激还是对P通路,儿童及成人屈光参差性弱视患者弱视眼驱动的V1的BOLD信号变化百分比曲线明显弱于非弱视眼,而正常对照被试非主视眼驱动的V1的BOLD信号变化百分比曲线则与主视眼无明显差异;且各眼驱动的V1的BOLD信号变化百分比峰值呈现弱视眼<非弱视眼=主视眼=非主视眼的模式。同时,二者V1的BOLD信号变化峰值与弱视眼的视力明显相关。2.静息态fMRI研究结果:相较于正常对照被试,儿童屈光参差性弱视患者主要表现为视觉脑区(左侧枕中回/楔叶及右侧枕上回/舌回)ALFF显著升高;而成人屈光参差性弱视患者则表现为双侧默认网络核心节点(双侧扣带回后部)的ALFF明显减低。同时,二者ALFF的改变也分别与不同临床指标相关:在儿童患者中左侧枕中回/楔叶及右侧枕上回/舌回的ALFF值与弱视眼视力的明显相关,而在成人患者中双侧后扣带皮层ALFF则与屈光参差度明显相关。3.脑灰质结构磁共振研究结果:相较于正常对照被试,儿童屈光参差性弱视患者视觉脑区(双侧楔叶及左侧舌回)的皮层厚度明显增厚,且其皮层厚度的改变与弱视眼视力损害程度明显相关;而成人屈光参差性弱视患者则未表现出皮层厚度的显著改变。4.脑白质结构磁共振研究结果:相较于正常对照被试,儿童及成人屈光参差性弱视患者与视觉功能相关的白质纤维束(双侧视放射、左侧下额枕束)FA值明显减低,且成人屈光参差性弱视患者还表现出左侧胼胝体压部FA值的减低。同时,二者视放射FA值与弱视眼的视力明显相关。结论:1.脑任务态功能方面:无论是对M通路视觉刺激还是对P通路视觉刺激,儿童及成人屈光参差性弱视患者弱视眼驱动的V1功能响应均有受损,进一步证实V1是弱视脑功能改变的核心区域。2.脑静息态功能方面:儿童屈光参差性弱视患者的脑静息态功能改变主要在于视觉脑区脑自发活动的异常,而成人屈光参差性弱视患者静息态功能改变则更偏重于脑网络功能的损害。3.脑灰质结构方面:儿童屈光参差性弱视患者的灰质结构改变主要在于视觉脑区皮层厚度正常减薄过程的受阻,而成人屈光参差性弱视患者则可能由于病程过长,致使原本增厚的视觉皮层发生了萎缩。4.脑白质结构方面:儿童屈光参差性弱视患者的白质结构改变主要在于白质纤维束髓鞘化过程的受阻;而成人屈光参差性弱视患者除存在与上述类似的改变之外,还表现出脑结构网络连接的损害。总体而言,儿童和成人屈光参差弱视患者视觉相关脑区的功能及结构存在明显改变,进一步证实了弱视是视觉神经通路多方面、多层次损害的综合。同时,儿童和成人屈光参差弱视患者脑功能结构改变存在一定差异,儿童弱视的脑功能结构改变主要表现为视觉相关脑区功能和结构的异常,而成人弱视除存在类似的改变之外,还表现出脑功能及结构网络连接的损害。这就为临床上儿童及成人弱视的疗效差异找到了初步的实验证据,也从一定程度上为寻找针对成人弱视的新治疗途径奠定初步的实验基础。