人脑结构网络在脑疾病中的应用研究基于结构磁共振成像和扩散磁共振成像构建脑网络的方法已经被用于脑疾病的应用研究中。

2008年， He 等人采用结构磁共振图像获得的皮层厚度度量构建了92 名阿尔茨海默氏病患者和97 名正常被试的大脑结构网络， 并进一步分析了病人的脑结构网络的特点。 结果发现与正常被试相比， 病人双侧顶叶区域之间的皮层厚度相关性显著减弱，而颞叶外侧、扣带回和额叶内侧区域之间的皮层厚度相关性却显著增强。 网络分析发现病人的脑结构网络的集群系数和平均最短路径长度都显著增大， “小世界”属性减弱， 表明阿尔茨海默氏病患者的脑网络拓扑结构受到了破坏。 在这项研究中， 他们还发现患者大脑颞叶和顶叶联合皮层的节点介数中心度显著下降， 而在枕叶的节点介数中心度却显著增强。 更为重要的是， 当网络受到针对核心节点的蓄意攻击时， 病人的脑网络显得非常脆弱， 表明了病人脑结构网络抵御攻击能力的减退。

HeY, Chen Z, Evans A. Structural insights into aberrant topological patterns oflarge-scale cortical networks in Alzheimer’s disease. J Neurosci, 2008, 28: 4756—4766

随后， Bassett 等人用相似的方法分析了精神分裂症患者大脑皮层体积网络的拓扑变化， 发现网络拓扑组织的异常变化主要发生在联合皮层区域， 具体表现在该类区域的等级性减弱， 连接距离变长， 且核心节点的分布由额叶区域转到了非额叶区域， 如颞下回、脑岛和扣带回等。

BassettD S, Bullmore E, Verchinski B A, et al. Hierarchical organization of humancortical networks in health and schizophrenia. J Neurosci, 2008, 28: 9239—9248

2009 年，He等人研究了多发性硬化症患者大脑皮层厚度网络的拓扑变化。 他们将330 名多发性硬化症患者按照其白质病变程度划分为6 组，并通过分析大脑皮层厚度的相关性， 对每组被试分别建立了大脑结构网络，进一步网络分析发现， 6 组被试的大脑结构网络都具有稳定的“小世界”属性， 但网络效率却随着被试白质病变的程度而下降。 此外， 在脑岛、中央前回、前额叶及颞叶的联合皮层区域， 网络的局部效率也显著降低。 这些结果表明， 多发性硬化症白质的病变造成了大脑区域间神经连接的失常分布， 为多发性硬化症是一种失连接疾病的假设提供了形态学的证据。

He Y, Dagher A, Chen Z, et al. Impaired small-world efficiency in structural corticalnetworks in multiple sclerosis associated with white matter lesion load. Brain,2009, 132: 3366—3379

最近， Cammoun 等人采用扩散张量图像数据建立了13 个精神分裂症被试的大脑结构连接网络，并发现其网络的“小世界”属性与正常被试相比显著降低， 说明精神分裂症患者大脑结构连接模式的异常。

CammounL, Gigandet X, Sporns O, et al. Connectome alterations in schizophrenia.NeuroImage, 2009, 47: S157

Vaessen 等人分析了癫痫患者的扩散张量图像数据并建立了脑的结构连接网络， 通过与正常被试的脑网络属性比较发现， 癫痫患者的大脑结构网络也具有“小世界”属性， 但是其聚类系数与相应随机网络聚类系数的比值却显著增大， 网络表现出规则化倾向。

Vaessen M J, Jansen J F, Hofman P A, et al.Impaired small-world structural brain networks in chronic epilepsy. NeuroImage,2009, 47:S113