脂肪在皮下、腹腔、骨髓和脏器等部位广泛分布,不仅是人体能量储存的重要组织,也是重要的内分泌和免疫器官。脂肪代谢异常与许多疾病的发生发展密切相关,尤其是代谢综合征（肥胖、高血糖、高血压、血脂紊乱）、非酒精性脂肪性肝炎等严重危害人类健康的重大疾病。研究表明人体脂肪分布特征与肥胖及相关代谢性疾病风险密切相关。然而,现有人体学诊断方法如腰围、身体质量指数（Body Mass Index,BMI）等手段既不能准确反映人体脂肪分布的信息,也不能刻画不同脂肪组织的代谢活性。因此,利用新型的脂肪定量技术评估人体脂肪代谢相关问题已成为临床诊疗的迫切需求。磁共振成像（Magnetic resonance imaging,MRI）不仅能对全身脂肪分布进行可视化和精准定量,还能通过多种功能成像手段反映特殊脂肪组织的代谢活性,被认为是研究全身脂肪分布特征与代谢活性的最佳手段。因此,本论文从项目组前期发展的磁共振脂肪定量技术出发,开展以下三个方面的研究工作,发掘磁共振成像技术在脂肪代谢相关研究中的重要价值。其一,针对如何更细致精确地反映人体全身各个部位的脂肪分布特征,本论文以磁共振质子密度脂肪分数（Proton Density Fat Fraction,PDFF或FF）为基础,结合基于深度学习网络的全身脂肪分布自动分析工具,准确测量了人体全身脂肪体积、皮下脂肪体积、内部脂肪体积、腹部皮下脂肪体积以及腹内脂肪体积等脂肪分布特征参数。与传统人体学测量指标的相关性分析显示,BMI仅与全身脂肪总体积和皮下脂肪总体积高度相关,而无法反映腹内脂肪的沉积程度,因而对预测脂肪分布的特异性不足。分析显示,男性和女性的脂肪分布特征存在显著性差异,说明了男性和女性的脂肪分布特征的不同,这一点也是传统人体学参数BMI等无法体现的。其二,针对如何检测棕色脂肪（Brown Adipose Tissue,BAT）代谢活性这一关键问题,本论文以大鼠肩胛骨棕色脂肪（Interscapular BAT,i BAT）为研究对象,通过去甲肾上腺素（Norepinephrine,NE）激活棕色脂肪产热,采用磁共振双步迭代温度估计（Dual-step Iterative Temperature Estimation,DITE）的脂肪参考温度成像技术测量大鼠i BAT区域的温度和脂肪分数FF的变化。当用不同浓度的NE激活i BAT,结果显示i BAT的温度变化随给药浓度的增加而增高,而i BAT的脂肪分数FF更低,提示高浓度的NE促进i BAT消耗更多的脂肪酸,并产生了更多的热量。生化检测结果显示产热功能相关的解偶联蛋白-1（Uncoupling Protein-1,UCP-1）的表达随NE浓度增加而增加,与磁共振温度和脂肪分数FF测量的分析结果一致。论文证明了基于磁共振DITE的脂肪参考温度成像技术可以无创、动态的评估BAT的温度变化和脂肪含量变化,从而反映BAT的代谢活性。其三,脂肪代谢功能紊乱会触发脂肪组织之外的器官发生脂肪异位沉积,其中非酒精性脂肪性肝炎（Non-alcoholic Steatohepatitis,NASH）是脂肪在肝脏异位沉积引发的疾病之一。针对临床缺乏无创检测早期NASH疾病进展阶段的问题,发展磁共振多参数定量成像技术同时获取肝脏水特异性T1 mapping（Water specific T1,w T1）和脂肪沉积程度FF定量,并结合肝脏特异性对比剂普美显（Gd-EOB-DTPA）,在蛋氨酸和胆碱饮食缺乏（Methionine Choline Deficient,MCD）的大鼠NASH模型中探究了w T1参数与NASH疾病早期进展特征之间的关联。结果显示,w T1与肝脏炎症的严重程度呈现显著负相关的关系（rs=-0.41,p＜0.001）,采用w T1可以鉴别早期NASH轻中度和重度炎症（AUC=0.78,p=0.0003）;但Gd-EOB-DTPA的使用无法为鉴别NASH的炎症进展提供更好的诊断性能。