该文提出了一种基于实际翻转角成像（Actual Flip-angle Imaging，AFI）的快速发射场测量方法（Fast AFI，FAFI），将多次激发平面回波成像（Multi-shot Echo Planar Imaging，Multi-shot EPI）的采集方式运用于AFI发射场（B₁⁺）测量中，充分利用AFI序列中采集的等待时间，高倍数加速了水模和人体头部、腹部及盆腔的发射场测量．该文在水模和人体（n=16）实验中，验证了采用FAFI序列得到的B₁⁺测量结果与AFI结果的一致性．FAFI序列大幅加速了发射场测量，为实现动态B₁⁺匀场（B₁⁺ shimming）和快速局部激发提供了高效的发射场测量方法．

豆纹动脉是大脑内部的重要动脉，其阻塞往往会导致腔隙性脑梗死．现在在临床上主要利用数字减影血管造影（Digital Subtraction Angiography，DSA）技术实现豆纹动脉成像，然而DSA的有创性是其重要的限制因素．有研究表明，在高场磁共振系统（7 T）下，时间飞跃法（Time-Of-Flight，TOF）已经能够得到较好的豆纹动脉影像，但是在临床使用的1.5 T或3 T磁共振系统下，由于豆纹动脉的管腔直径非常小（大约为0.3~0.7 mm）、血流速度比较慢，对其成像仍然是个挑战．该文主要研究了在3 T磁共振系统下使用流动敏感黑血（Flow-Sensitive Black-Blood，FSBB）序列对豆纹动脉进行成像的方法，并对该成像序列中流动敏感梯度的设计进行了优化，使其在扫描时间和图像分辨率、对比度、信噪比等方面都能够基本满足临床使用的要求．

自适应重建（Adaptive Reconstruction，AR）算法被广泛应用于磁共振图像的多通道合并问题上． AR算法不需要直接采集各个线圈的灵敏度信息，而是通过通道间信号及噪声相关矩阵，估算出各个通道的灵敏度，从而保证了合并的幅值图像具有较高的信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）．然而，由于AR算法没有针对相位图像的合并问题进行优化，导致重建出的相位图像具有不确定性．另外，受各通道之间相位偏移及低信噪比相位图像的影响，重建结果可能包含伪影．该文提出了一种改进型AR算法，估算并移除了各通道之间的相位偏移，同时对多通道数据的相位进行质量评估及通道重排，用以进行后续自适应重建．仿体及在体实验表明，该方法可以有效提升AR算法稳定性、消除重建图像中存在的伪影，同时保持合并后幅值图像及相位图像的高信噪比．

螺旋采样磁共振快速成像在功能性成像、并行成像和动态成像等领域发挥着越来越重要的作用．螺旋采样图像重建的传统算法是用核函数将螺旋状分布的k空间数据插值到均匀网格中，再利用傅里叶变换和最小二乘法进行重建．但是基于网格化的算法对核函数过于依赖，在网格化过程中产生难以避免的误差．该文提出了基于时空变换和压缩感知的l₁范数的最优化模型和重建算法．时空变换矩阵描述了空间上的磁共振图像与采集到的时域信号间的关系，使得算法直接使用采集到的数据作为保真约束项，避免了网格化过程产生的误差．此外，基于图像处理单元的并行计算被用来提高时空变换矩阵的运算速度，使得算法具有较强的应用价值．

字典学习算法可以根据数据本身的特点构建稀疏域中的基，从而使数据的表示更加稀疏．该文在传统的字典学习算法基础上提出了分割字典学习算法，由于部分磁共振图像组织结构简单、可以进行图像分割，因此可根据此特点来优化字典中基函数的构建，使磁共振图像的表达更为稀疏，从而获得更高的重建图像质量．该文利用模拟数据和真实数据进行了重建实验，结果表明与传统的字典学习算法相比，分割字典学习算法能进一步改善重建图像质量．

在应用磁共振血管造影图像进行临床诊断时，临床医生往往需要提取感兴趣区域（Region Of Interest，ROI）的部分血管．这个工作传统上需要手工进行，费时费力．该文提出一种并行的血管分割与追踪算法，利用现代图形处理器（Graphics Processing Unit，GPU）所具备的大规模并行计算能力进行快速的血管分割．首先将三维图像网格化为共面的立方体，并行处理每个立方体，确定立方体中哪些表面有血管通过，以及立方体中哪些体素包含血管．之后再将该结果用于串行的全局分割与血管追踪处理．实验结果表明，利用这种先并行后串行的方法，可以在1 s之内完成全脑血管的分割，分割的结果也更准确．

针对磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）的信号接收，提出一种基于高速数据采集卡和图形处理器（Graphic Processing Unit，GPU）的接收方法．采样每一行数据时，在谱仪输出触发脉冲的控制下，数据采集卡对前置放大器输出的信号进行直接采样．然后，使用GPU并行实现数字混频、多级滤波抽取和图像重建． GPU具有很高的运算速度，信号处理过程中可以根据需要灵活地实现滤波器的组合．同时，数据全部采用双精度浮点类型，保证了很高的运算精度，提高了重建图像的信噪比． MRI实验证明了该信号接收方法的可行性．

设计了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）与直接数字频率合成（DDS）的磁共振成像（MRI）射频脉冲发生器，采用FPGA实现DDS，并内置软脉冲波形双端口随机存取存储器（RAM）、乘法器以及相关的控制逻辑.实现了较高的技术指标，其中频率、相位与幅度分辨率分别为32 bits、16 bits与16 bits，软脉冲波形的时间精度可达0.1 μs.FPGA提供了一个可编程的接口，便于序列控制器对其进行控制，以输出射频脉冲.MRI实验结果证明了该设计的可行性.

超短回波时间（ultra-short echo-time，UTE）成像在科研和临床诊断上有着良好的应用前景，但是其k空间轨迹极易受到梯度涡流和梯度延时等因素的影响而产生失真，会严重影响磁共振图像重建的质量．该文分析了轨迹失真对UTE图像的影响，并提出了一种改进的轨迹失真校正方法．实验表明，该方法能够明显减轻UTE图像中轨迹失真的影响、改善图像质量，还可以降低UTE技术对磁共振成像（MRI）硬件系统性能的要求，有助于UTE方法的推广．

定量磁化率成像（quantitative susceptibility mapping，QSM）技术大多采用多回波梯度回波序列采集相位数据，经加权最小二乘法（weighted linear least-square，WLS）拟合得到局部磁场分布.对于组织磁化率分布不均匀的区域，尤其是颅底部位，常规WLS算法拟合得到的局部磁场误差较大，导致相应部位磁化率分布图信噪比较低.针对常规WLS算法的这一不足，该文提出了一种截断WLS算法.对两种算法拟合得到的磁化率分布图对比研究发现，截断WLS算法可有效提高颅底部位定量磁化率分布图的图像质量，使其噪声明显下降.

J差分谱编辑技术已广泛用于人脑γ-氨基丁酸（γ-amino butyric acid，GABA）的检测，利用MEGA-PRESS序列可以有效编辑GABA在δ_H 3.02处的信号.由于相近的化学位移和J耦合作用，大分子（macromolecule，MM）在δ_H 3.00的信号也同时被编辑，因此测量得到的GABA信号中包含一部分MM信号（GABA+MM，简称GABA+）.对称谱编辑技术可以有效抑制大分子，但该方法对编辑脉冲的频率选择性要求较高，因此对称谱编辑技术中编辑脉冲持续时间一般较长.该研究将MEGA-PRESS序列中编辑脉冲持续时间由14 ms增加到20 ms，回波时间（echo time，TE）由68 ms增加到80 ms，分别测量GABA+与对称谱编辑技术抑制大分子后的GABA（简称GABA）.结果发现，在较长编辑脉冲作用时间和较长TE条件下，GABA比GABA+含量低27%；长编辑脉冲持续时间可以有效提高编辑脉冲的频率选择性，更好地实现对称谱编辑技术抑制大分子，有助于分析人脑GABA含量测定中大分子信号干扰的影响.纯GABA含量测量，有助于更准确地分析GABA在人脑中的代谢过程，以及GABA含量与各种疾病和功能认知反应之间的相关性.

用固相多肽合成技术制备了特异性靶向肺癌干细胞的T₁型多肽核磁共振成像（MRI）探针——Gd-DOTA-HCBP-1．在11.7 T静磁场条件下，其纵向弛豫效率（r₁）为6.15 mmol^-1·L·s^-1，是商用T₁造影剂Dotarem的1.6倍．体外细胞成像表明，此探针的使用可显著提高肺癌干细胞克隆球的可观测性，单个克隆球（包含2 000~4 000个细胞）可被明显辨识．

通过天门冬氨酸（Asp）、异亮氨酸（Ile）热缩聚反应，制备了天门冬氨酸-异亮氨酸共聚物（AI），通过乙二胺（EDA）胺化，并与1，4，7，10-四氮杂环十二烷-1，4，7，10-四羧酸（DOTA）连接，再与钆离子（Gd³⁺）络合，合成了生物相容性大分子磁共振成像（MRI）造影剂——AI-EDA-DOTA-Gd．运用红外光谱（IR）、核磁共振（NMR）、电感耦合等离子谱（ICP）等方法对其进行结构表征，并通过弛豫性能、溶血性质、急性毒性及动物体内成像对其进行综合评价．体外弛豫结果表明，AI-EDA-DOTA-Gd的纵向弛豫效率（r₁=12.6mmol^-1·L·s^-1）是商用造影剂Gd-DOTA（r₁=5.8 mmol^-1·L·s^-1）的2.2倍．动物组织生理切片和溶血性实验结果说明其具有良好的生物相容性和较低的毒性．动物体内成像结果显示，AI-EDA-DOTA-Gd的最佳成像时间为30~70 min，注射AI-EDA-DOTA-Gd后的肝脏组织信号相比于未注射造影剂时增强了约（55.1±5.7）%．

射频脉冲可实现样本自旋体系的精确操控，进而产生预期的核磁共振（NMR）信号，在NMR信号产生过程中扮演重要角色．该文分别采用短时傅里叶变换（STFT）、连续小波变换（CWT）和维格纳-威利分布（WVD）几种时频域分析方法对射频脉冲（优化形状脉冲）进行特性分析和比较．结果表明，三种方法各自具有优缺点，结合各自优势对射频脉冲进行各种方法分析，可以更好地理解复杂脉冲的幅度、相位特性在时频域的分布情况．该文的研究方法将为直观理解复杂射频脉冲对自旋体系的作用机制提供参考．