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由于人们饮食结构和生活习惯的改变、工作压力增加、运动减少等因素使得便秘的发病率逐年升高,接近16%,严重影响人们生活质量。以往关于功能性胃肠疾病的研究发现涉及情绪处理和躯体感觉的脑区功能异常,然而关于功能性便秘的脑-肠轴相互作用机制的研究还少有报道。临床研究发现功能性便秘患者(Functional Constipation,FC)常伴有焦虑、抑郁等精神状况,此类患者多发展为顽固型便秘,女性与男性患者比例约为2:1,表明FC患者中枢功能和脑肠交互的异常以及男、女性便秘患者存在不同的异常机制,但其中枢机制尚不明确。基于以往报道和本课题组的工作基础,本课题采用功能磁共振成像,从静息态的角度,探究单纯功能性便秘患者(FC patients without anxiety/depressive status,FCNAD)和伴有焦虑抑郁的功能性便秘(FC patients with anxiety/depressive status,FCAD)患者以及男、女性功能性便秘患者的中枢异常。依据行为量表(焦虑、抑郁、状态/特质焦虑)评分,采用层次聚类的方法将65名功能性便秘患者分为37名伴有焦虑/抑郁状态和28名单纯功能性便秘的两类患者。进而探究:首先,伴有焦虑抑郁的功能性便秘患者大脑功能异常研究:针对静息态功能影像数据,通过FCAD、FCNAD与42名正常被试单因素方差分析发现,FCAD患者不仅与FCNAD患者存在相同的活动水平降低的脑区,主要涉及情绪处理的膝前部扣带回(perigenual Anterior Cingulate Cortex,pACC)/背内侧前额叶(Dorsomedial Prefrontal Cortex,DMPFC)和自我参照功能的楔前叶(Precuneus),而且FCAD患者负责运动控制(中央前回,Precentral gyrus-PreCen)、情绪唤醒(眶额叶,Orbitofrontal Cortex-OFC)和躯体感觉功能(丘脑,Thalamus-THA)的脑区活动水平降低;功能连接分析表明,FCAD/FCNAD患者的PreCen-THA连接增强和Precuneus-THA连接减弱,突显THA作为大脑网络功能连接的核心;相关分析发现FCAD患者脑区功能活动(OFC和pACC/DMPFC)和功能连接(OFC-HIPP和PreCen-THA)的异常不仅与便秘症状(腹胀感)呈现相关性,而且与焦虑、抑郁评分呈现相关性;FCAD患者状态焦虑调节了腹胀感与OFC活动水平间的相关性,表明便秘症状通过影响患者焦虑状态改变OFC活动水平,精神因素在FCAD组中起着关键作用。上述发现揭示了FCAD和FCNAD患者不同的脑肠交互神经机制,同时也提供了基于脑功能影像的FC亚型分类依据,为改善治疗策略提供了线索。其次,女性患者数量明显多于男性,表明性别差异对功能性便秘具有重要影响。于是本项研究采用性别(男性、女性)×组别(功能性便秘组、正常对照组)的2×2实验设计(女性FC患者和女性正常被试各34名,17名男性FC患者,18名男性正常被试),针对静息态功能影像,通过两因素方差分析研究男性与女性功能性便秘患者大脑功能异常机制:大脑活动水平分析发现,女性FC患者脑区活动水平低于男性,主要包括THA,PreCen,OFC与脑岛(Insula,INS),且OFC与INS活动水平分别与腹痛感和排便困难程度呈现正相关性;功能连接分析发现,女性FC患者INS-外侧眶额叶(lateral OFC,1OFC)的功能连接弱于男性,且与焦虑呈现负相关性,男性患者组INS-1OFC连接与腹胀呈现负相关性。以上结果表明女性FC患者更容易受到便秘症状的影响,引起焦虑抑郁等精神状态。最后,针对功能性便秘亚型分类研究,基于FCAD患者异常脑区的大脑活动水平和功能连接作为特征,采用支持向量机的二分类方法进行分类,结果显示分类准确率为89.23%,敏感度和特异性分别为85.71%和91.89%,表明FCAD患者异常的功能影像可作为有效的影像学标记用于区分FC亚型。此项工作为临床功能性便秘的诊断和治疗提供影像学支撑。本文通过研究功能性便秘患者大脑活动水平和功能连接的异常,发现FCAD患者负责情绪调节、躯体感觉和运动控制的脑区活动水平降低和以丘脑为核心的异常功能连接,女性FC患者存在异常的INS-1OFC情绪唤醒回路调节;反映了心理因素参与肠脑交互和部分阐明了女性FC与FCAD病理生理机制,有助于开发抗精神病药物和便秘相结合的个性化治疗。此外,基于FC亚型的影像学研究为改善治疗策略提供了重要线索。