磁化率是物质在强磁场下表现出来被磁化程度的物理量,这一物理量是由物质内部的成分所决定的,是物质的固有属性。近些年来,使用核磁共振设备对人体各部位磁化率进行定量测量与分析,已经成为研究的新方向新热点。定量磁化率成像由于成像机理的不同,能够提供与以往不同的对比度图像。临床上对于阿尔茨海默症、地中海贫血症以及帕金森综合症等脑部和血管疾病能起到很好的辅助诊断作用。经典的磁化率重建框架主观地将重建划分成相位解缠绕、相位场修正以及磁化率反演三个步骤,各个步骤之间相互独立,但是在此框架下的重建存在重建精度受限,参数敏感,积累误差扩散,以及步骤划分方式不符合问题产生过程等问题。本文提出了两种基于单步重建框架下的新方法:第一,调和函数单步重建法,继承和发展了经典方法,对其进行数学统一,联合优化,减少不必要的积累误差;第二,全部场反演法,在有效地先验引导下进行整体反演,避免了诸多预处理环节的错误,基本消除了伪影的影响,完整的保留了局部结构,取得了更优的效果。不仅如此,由于方法采用了更加贴近实际脑部的新模型,对于以往经典框架下方法无法处理的病变与出血部位也具有独特的成像优势。从算法理论来看,所提出的两种方法之间存在递进关系,是一个彻底改变原有分步重建框架的过程,在端到端的重建新思路中获得更加理想的重建结果。这些方法中还引入了本小组关于L0范数约束快速解法的研究成果,极大提高了算法的收敛速度,进一步降低了应用门槛。各项实验均表明单步重建方法能够有效地减少积累误差,提高重建精度,对于病变脑部的重建具有兼容性,极大地拓展了适用范围,促进了磁化率成像的临床应用。