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不宁腿综合征（RLS）的神经影像学研究为我们深入了解此病的发病机制提供了很多有用信息。基于体素形态学分析和弥散张量成像发现RLS患者存在脑微结构异常，在脑白质层面异常脑区比较一致，主要分属感觉运动系统和边缘系统。功能磁共振成像同样发现感觉运动网络和边缘网络的神经活动和（或）功能连接发生改变。单光子发射计算机断层显像和正电子发射计算机断层显像证实RLS存在多巴胺通路异常，不仅涉及黑质纹状体通路，还涉及中脑边缘通路。铁敏感磁共振成像明确RLS脑内铁含量减少，以黑质和丘脑的铁含量减少为著。总结上述神经影像学研究，我们推测RLS的发病基础可能是脑内铁含量减少，以致黑质纹状体和中脑边缘多巴胺能通路异常，进一步引起感觉运动网络和边缘网络功能障碍，从而发生RLS。