分子间多量子相干(intermolecular Multiple-Quantum Coherence，iMQC)现象自从被发现以来，一直是磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)研究的热门领域。经过二十多年的发展，其理论表述，信号特性的研究已经基本成熟。由于iMQC对亚体素下细胞层面的生物组织结构和代谢物成分非常敏感，而又对宏观磁场不均匀不敏感，iMQC信号表现出许多常规单量子信号不具备的特性。最近几年，分子间多量子相干技术在生物，化学，食品，和临床医学领域的研究被广泛的开展起来。磁共振波谱(Magnetic resonance spectroscopy，MRS)是一种特殊MRI技术，可以无损，无辐射的检测生化物质的变化，临床上常被应用于肿瘤和脑组织生化成分的检测。本论文的主要内容包括探索了基于分子间多量子相干的MRI方法在细胞水平上获得新对比度图像和高分辨MRS的新技术，并将其用于磁共振分子影像，主要工作可以归纳如下:　　1.提出了一种基于分子间二量子相干(intermolecular Double-QuantumCoherence，iMQC)的新对比度MRI成像技术。该技术利用改进的不对称z向梯度回波检测改进的COSY（COSY Revamped by AsymmetricZ-gradient EchoDetection，CRAZED）脉冲序列，获得了细胞水平上的分子间二量子不同自旋的相干信号，然后使用Dixon正反相位分离技术将这些信号分开，单独用于图像重建。该方法成像的对比度可以缩小到100μm的尺寸上，排除了白色脂肪的干扰，对大鼠体内的棕色脂肪进行特异性成像，获得了良好的效果。该技术有望被用于肥胖，代谢综合症等棕色脂肪相关疾病的研究。　　2.提出了一种基于iDQC的高分辨定域谱方法。该方法结合了点分辨的自旋回波模块用以空间定位，同时利用了分子间信号对于磁场不均匀性不敏感的优势，在不均匀磁场下可以获得高分辨波谱，从而提供更多的代谢物信息。该方法可以在有骨小梁存在的猪脊椎骨上稳定地获得常规MRS难以获得的不饱和脂肪酸的信号峰。在进一步的3T人体MRI扫描仪上也获得了与7T小动物MRI成像仪上类似的结果，对一组志愿者的扫描后发现，股骨远端与胫骨近端的骨髓内脂肪酸成分有显著性差异，也证明了该方法可以获得高分辨定域谱的有效性。该方法可能被用于骨质疏松，白血病和二型糖尿病等相关研究。　　3.提出了一种基于分子间单量子相干(intermolecular Single-QuantumCoherence，iSQC)高分辨定域谱的方法。该方法结合了点分辨的自旋回波定域模块用以空间定位，同时使用组合脉冲对水峰进行抑制，在较大体素下获得了常规定域谱难以获得的脑部代谢物的高分辨谱图。活体大鼠实验表明该技术可以获得整个鼠脑的代谢物信息。该技术是可以作为常规MRS技术的一个补充，被用于需要获得整体组织代谢物信息的情况。　　4.与其他小组合作研究了多种新型磁共振造影剂，本论文将选取其中的一种T1-T2双模造影剂进行介绍。该造影剂将钆掺合进氧化铁纳米颗粒中，将这种造影剂注入小鼠体内，调整MRI成像参数，造影剂的靶向组织可以在T1权重图像中显示低信号，而在T2权重的图像中显示高信号。与常规造影剂相比，这种双模型造影剂可以更加精准的定位病灶。　　5.对于接受抗逆转录病毒治疗的艾滋病感染者，免疫系统会部分重建，但是神经中枢的损害可能是不可逆的。这里，利用纤维束追踪技术，我们对接受治疗的疲劳型和非疲劳型艾滋病感染者大脑前额叶五条回路进行了研究，发现疲劳型艾滋病人在两条回路的各向异性分数值(FA)明显高于非疲劳型病人，推测这是由于该回路内交叉纤维束减少所导致的。