在磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）领域,已经发展出了多种成像方法,如T1、T2加权成像、质子密度成像、功能磁共振成像（functional MRI,fMRI）、扩散加权成像（Diffusion Weighted Imaging,DWI）、定量磁化率成像（Quantitative Susceptibility Mapping,QSM）等,其中定量磁化率成像是近年来的研究热点之一。磁化率是物体的固有属性。磁共振成像中的相位图像包含丰富的组织磁化率变化信息。磁化率分布图能够提供良好的组织对比度,同时适用于定量分析,能够为多种临床疾病提供表征和统计分析。定量磁化率成像技术目前已发展较为成熟,其基本流程包括相位解缠绕、背景场去除和场图反演重建磁化率图。怎样有效地从采样的相位数据中排除噪声和伪影等背景场的干扰,获得包含组织结构信息的局部场图,以及如何准确解决由场图反演重建磁化率图的逆问题,是目前QSM成像研究的重要课题。然而对于磁化率各向异性组织,QSM的标量表示并不能准确反映组织的纤维走向。磁化率张量成像（Susceptibility TensorImaging,STI）使用二阶张量来表征磁化率的各向异性,使得基于磁化率各向异性的纤维追迹成为可能。相较于扩散张量成像（Diffusion Tensor Imaging,DTI）中基于水扩散的各向异性研究,STI的磁化率张量能够提供一种新颖的各向异性表达,可实现高场高分辨率成像,更能反映组织结构性质。因此,本文主要围绕组织的磁化率特性,在磁化率的反演重建及定量分析、各向异性的张量表示,以及基于磁化率的纤维追迹等方面展开了一系列研究,主要工作包括三部分:一、首先简要综述了基于磁化率成像的QSM和STI的成像原理、方法及临床应用。具体介绍了 QSM技术所涉及的多种背景场去除方法和场图反演重建磁化率图的方法、STI技术所涉及的典型方法,包括基于平均磁化率的正则化方法（Mean Magnetic Susceptibility Regularized STI,MMSR-STI）和基于相互各向异性与联合特征向量的方法（Mutually Anisotropic and Joint Eigenvector STI,MAJESTI）。二、结合改进的区域自适应复杂谐波伪影去除（improved Region-adaptive-kernel Sophisticated Harmonic Artifact Reduction for Phase data,iRSHARP）的去背景场方法和基于磁化率结构特征联合重建（Structural Feature based Collaborative Reconstruction,SFCR）的反演重建方法,实现了高分辨率定量磁化率分布图的重建,尤其清晰地显示了对于常规QSM不易区分但与临床疾病息息相关的底丘脑（subthalamus,ST）等重要核团。同时对主要灰质核团进行了定量分析,比较了 3T和7T场强下的磁化率反演重建结果,并从定量磁化率成像的角度验证了磁化率各向异性的存在。三、提出了一种基于扩散与磁化率各向异性的交叉模态磁化率张量成像方法。由MMSR-STI和MAJESTI方法启发,将DTI中的纤维走向信息和高分辨率QSM中的组织结构信息引入到交叉模态磁化率张量成像（Cross-Modality STI,CMSTI）,弥补了 STI较少采样方向数对磁化率张量计算的影响。同时简要介绍了基于DTI的纤维束追迹,并将其应用于磁化率张量成像的纤维追迹。纤维追迹结果证实了新方法可以提供比常规STI组织对比度更好、纤维走向更为准确的磁化率张量。