波谱学杂志

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期刊信息

波谱学杂志
（季刊，1983年创刊）
主编： 刘买利
中国物理学会波谱专业委员会会刊
主办单位
中科院精密测量科学与技术创新研究院
协办单位
华东师范大学上海市磁共振重点实验室
厦门大学福建省等离子体与磁共振研究重点实验室
中国石油大学(北京)非常规油气教育部国际合作联合实验室
中国科学院福建物质结构研究所
出版： 科学出版社
邮发代号：38-313
单价：50.00元/期

当期目录

2018年, 第35卷, 第2期　刊出日期：2018-06-05

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第35卷第2期中英文目次

波谱学杂志, 2018, 35(2): 0-0.

摘要 ( 125 )

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研究论文

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一种简易的脑片图像的半自动区域划分及细胞计数方法

朱续涛, 何晓斌, 刘悦, 文鹏杰, 王莉, 张志建, 徐富强

波谱学杂志, 2018, 35(2): 133-140. doi: 10.11938/cjmr20172608

摘要 ( 567 ) HTML全文 ( )

PDF (1794KB) ( 666 )

脑科学研究往往需要对实验动物不同脑区的分子表达、细胞数目及神经网络连接模式进行量化和比较分析，然而目前缺乏简便易行的规模化的脑区划分方法.本文基于Paxinos和Franklin的第二版小鼠图谱以及Photoshop和ImageJ等图像处理软件，发展了一种简易的脑片图像的半自动区域划分及细胞计数方法.首先，基于小鼠脑图谱可获得脑区划分所需的标准模版；然后，利用Photoshop软件对标准模版进行变形矫正，可实现小鼠脑切片图像的快速规模化半自动配准及区域分割；最后，利用ImageJ可实现对配准及分区后的脑片图像不同区域的半自动神经细胞计数和分析.此方法适用于脑片免疫组织化学分析、神经元分布模式检测和神经环路标记等研究，其操作简便、易于获取、并且不依赖于其他昂贵的商业化神经图像分析软件，能为条件有限的科研工作者提供极大便利.

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用于同时多层MRI的选择性射频脉冲的优化设计

卢杉, 常严, 钱嵩松, 施波, 杨晓冬

波谱学杂志, 2018, 35(2): 141-149. doi: 10.11938/cjmr20172596

摘要 ( 588 ) HTML全文 ( )

PDF (903KB) ( 283 )

近年来，为提高磁共振成像（MRI）信号信噪比（SNR）、缩短成像时间，同时多层成像技术受到了极大的关注.为了实现同时多层的选择性激发，现有的多层成像序列大多使用组合射频（RF）脉冲，该脉冲可包含多个独立的幅值相同相位不同的简单脉冲，由于其采用简单的线性叠加方法，该类脉冲射频功率随脉冲数量呈现平方增长，因而应用受限.针对这一问题，基于自旋动力学和优化控制原理，本文提出了一种针对同时多层MRI的选择性射频脉冲的数值优化方法，该方法充分运用射频脉冲的调控机制，获得优化脉冲，并配合层选梯度，可实现任意层厚、层间距、层数的同时高效选择性激发.最后，通过数字模体的同时多层模拟成像实验验证了优化脉冲的有效性.

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变延迟进动定制激发(DANTE)序列在工程中的优化设计

孙炜航, 孙钰, 汪丰, 王超洪, 杨涛

波谱学杂志, 2018, 35(2): 150-161. doi: 10.11938/cjmr20172604

摘要 ( 284 ) HTML全文 ( )

PDF (1581KB) ( 255 )

变延迟进动定制激发（Delays Alternating with Nutation for Tailored Excitation，DANTE）序列作为一种黑血预脉冲序列，通过连续施加小角度激发脉冲，以及结合散相梯度，使得流动物质和静态物质达到不同的稳态，从而抑制流动的血液.对于静态物质而言，施加DANTE序列后在图像等间隔的位置会出现暗条纹，暗条纹的宽度与梯度幅值和小单元持续时间乘积相关：乘积越大，暗纹宽度越小.对于动态物质而言，为达到较好的抑制效果，需要增加整个DANTE序列模块的准备时间，并且增大梯度幅值和小单元持续时间的乘积.因此，该方法对于梯度系统的要求较高，而实际梯度放大器（Gradient Amplifier，GPA）有一定的限额.在有限的GPA条件下，为使得DANTE序列具有更好抑制流动信号效果，本文在读出方向以及片层旋转两个方面进行了梯度优化，实现了更好的黑血效果.

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旋转不变的非局域均值算法在磁共振图像去噪中的应用

张波, 谢海滨, 严序, 李文静, 杨光

波谱学杂志, 2018, 35(2): 162-169. doi: 10.11938/cjmr20172582

摘要 ( 222 ) HTML全文 ( )

PDF (1164KB) ( 155 )

磁共振成像（MRI）实验时常采用多次扫描累加平均提高图像信噪比（SNR），但当扫描过程中运动引起图像变形时，简单地累加平均就无法奏效.为此，本研究组曾提出一种匹配加权平均方法（MWA）提高图像的信噪比.在此基础上，该文提出一种旋转不变的非局域均值算法（RINLM），即选取圆形邻域区域并将其划分为一系列以中心像素为圆心的等面积圆环，再计算模式的相似性.RINLM算法可以更好地利用图像中旋转的冗余信息、找到更多的相似结构，提高算法的去噪性能.我们把该方法应用于低信噪比图像序列的平均和去噪中，可以更好地处理旋转的局部运动.与非局域均值算法（NLM）相比，RINLM算法可以进一步提高图像的信噪比；与MWA方法相比，其与RINLM算法的结合可以进一步提高磁共振图像序列信噪比，更好的保持图像边缘信息.

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磁共振成像谱仪B₀信号的高精度发生与测试

崔妍, 肖亮

波谱学杂志, 2018, 35(2): 170-177. doi: 10.11938/cjmr20172594

摘要 ( 302 ) HTML全文 ( )

PDF (2048KB) ( 314 )

设计了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的磁共振成像（MRI）谱仪B₀信号的高精度发生方法，并对产生的B₀信号经高速采集卡采集之后进行测试和验证.FPGA从外部读取波形数据和参数，分别存储在双端口随机存取存储器（RAM）和参数寄存器中，根据预补偿算法实现B₀信号的发生，并通过对时间参数和幅度参数的控制，产生不同的B₀信号，时间分辨率为1 μs.对谱仪的B₀输出进行采集，再进行最小二乘拟合，以验证B₀信号发生的准确性.经实验证实，该设计可以产生正确、可控的高精度B₀信号.

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乳制品中胆碱及其衍生物的快速核磁共振检测

柴鑫, 孙鹏, 袁斌, 肖雄杰, 张许, 刘买利

波谱学杂志, 2018, 35(2): 178-187. doi: 10.11938/cjmr20172581

摘要 ( 248 ) HTML全文 ( )

PDF (1134KB) ( 217 )

胆碱及其衍生物是一类具有重要生物功能的小分子代谢物，可部分在人体合成，但是更重要的来源是饮食.胆碱被认为是一种人体必需的营养物质，常存在于牛奶、豆类等日常饮食中，也是一种重要的婴儿食品添加剂.饮食中胆碱的长期缺乏与器官功能障碍等疾病有关，因此胆碱衍生物的快速检测分析对食品检测具有重要意义.核磁共振（NMR）技术无需样品分离就可完成相关物质的检测，是理想的食品中胆碱衍生物检测工具.但由于相关分子结构类似，化学位移接近，利用常规NMR技术检测胆碱及其衍生物较为困难.本文采用¹H-¹⁴N SOFAST-HMQC技术对乳制品中的不同胆碱衍生物进行了快速分析检测，结果发现：与1D ¹H NMR谱检测相比，该技术对胆碱衍生物的检测具有高选择性，可消除这些复杂混合体系中其它背景分子干扰；与¹H-¹⁴N HSQC谱检测技术相比，该技术具有更高的灵敏度，在单位时间内信号增强可达1.5~2.0倍.

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在体检测γ-氨基丁酸的MEGA-PRESS序列优化设计

花蕊, 孙钰, 温林飞, 刘慧, 万遂人

波谱学杂志, 2018, 35(2): 188-197. doi: 10.11938/cjmr20172601

摘要 ( 364 ) HTML全文 ( )

PDF (1140KB) ( 466 )

γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）含量异常会引发一系列大脑疾病，因此在体检测人脑GABA含量成为一种十分必要的医疗技术.本文基于GABA检测常用的谱编辑方法MEGA-PRESS，引入性能更好的SLR脉冲代替常用的高斯脉冲，并使用单频带和双频带结合的方法激发特定频率的物质，在联影（United Imaging Healthcare，UIH）的uMR780磁共振系统上实现了一种优化的MEGA-PRESS序列.结果表明：SLR脉冲可以减少大分子（macromolecule，MM）信号对GABA信号的干扰；单频带和双频带结合可以更好地抑制残余水信号对GABA^*信号的影响.水模实验和人体实验结果均证实优化的MEGA-PRESS序列可以更好地实现GABA^*含量在体检测.

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JAK/STAT通路抑制剂对C57BL/6小鼠血清代谢组影响的¹H NMR研究

赵欣, 肖雄杰, 高东莉, 张先荣

波谱学杂志, 2018, 35(2): 198-203. doi: 10.11938/cjmr20182630

摘要 ( 201 ) HTML全文 ( )

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JAK/STAT通路抑制剂已被应用于多种疾病的临床试验，但其全身性用药对机体组织细胞功能活性的影响目前尚不明确.本研究运用基于核磁共振氢谱（¹H NMR）的代谢组学方法分析了JAK/STAT通路抑制剂WP1066（20 mg/kg.bw，2天一次，持续2周）对C57BL/6小鼠血清代谢组的影响.首先采用¹H NMR技术检测了WP1066处理组和对照组小鼠血清的代谢物，然后对所得的图谱数据进行了主成分分析（PCA）以及正交偏最小二乘法分析（OPLS）.研究结果表明，抑制JAK/STAT通路可明显下调小鼠血清中的N-甲基烟酰胺（N-methylnicotinamide）水平，而上调顺乌头酸（cis-aconitate）、草酰乙酸（oxaloacetate）和乙酰胺（acetamide）水平，这些代谢物改变均与能量代谢密切相关.该结果提示代谢失衡相关指标可能作为JAK/STAT通路抑制剂治疗的临床监测参考指标.

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一种1,4-噻嗪酰胺类FKBPs配体的波谱学数据解析

姜丹, 王巍, 毕倩楠, 苏丹丹

波谱学杂志, 2018, 35(2): 204-214. doi: 10.11938/cjmr20172602

摘要 ( 204 ) HTML全文 ( )

PDF (1312KB) ( 276 )

（3R）-4-[（4-甲基苯磺酰基）]-1，4-噻嗪-3-酰基-[（2R）-2-氨基-4-甲基]-戊酸异丙酯（代号：HD5-6），是一个拥有完全自主知识产权的FK506结合蛋白家族（FKBPs）配体，具有显著的促神经再生作用，有望在临床实现对神经退行性疾病和肌萎缩侧索硬化、脑卒中的有效治疗.本文采用多种核磁共振（NMR）技术，包括¹H NMR、¹³C NMR、DEPT、1D NOESY、¹H-¹H COSY、¹H-¹³C HSQC和¹H-¹³C HMBC等，并结合质谱（MS）、紫外光谱（UV）和红外光谱（IR）等方法对此化合物进行解析，对其¹H和¹³C NMR谱峰进行全归属，通过多种谱学技术确证了该化合物的化学结构.

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葡糖衍生手性N-杂环卡宾前体波谱学数据分析

周中高, 元洋洋, 黄丽, 刘金香, 谢永荣

波谱学杂志, 2018, 35(2): 215-225. doi: 10.11938/cjmr20172595

摘要 ( 241 ) HTML全文 ( )

PDF (977KB) ( 360 )

以溴代正丁烷与1-（2，3，4，6-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基）咪唑（化合物1）为原料合成了溴化1-（2，3，4，6-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基）-3-正丁基咪唑盐（化合物2），它是葡萄糖衍生的手性N-杂环卡宾前体.化合物2的结构中存在多个手性碳原子，导致它的核磁共振（NMR）谱较为复杂.在此，用元素分析、红外吸收光谱（IR）以及液相色谱-高分辨质谱（LC-HRMS）对它的组成进行了分析，然后利用1D和2D NMR谱（包括¹H NMR、¹³C NMR、DEPT135、DEPT90、DEPT45、COSY、¹H-¹³C HSQC、¹H-¹³C HMBC）对化合物2的¹H和¹³C NMR信号进行了归属.

低场磁共振技术与应用专栏

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基于蒙特卡罗算法的低场核磁共振测量效率提高方法

邹越崎, 郭盼, 徐征

波谱学杂志, 2018, 35(2): 226-233. doi: 10.11938/cjmr20172603

摘要 ( 250 ) HTML全文 ( )

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核磁共振（NMR）的纵向弛豫时间（T₁）、横向弛豫时间（T₂）、自扩散系数（D₀），以及T₂-T₁、T₂-D₀测量目前广泛应用于石油测井行业.在测量D₀的SGSE序列中，通过逐渐增大90°和180°脉冲之间的时间间隔（T_d），可以对液体扩散行为产生的影响进行调节.然而T_d的"起点"、"步进数"和"终点"等参数必须设置得当才能准确测量T₁和D₀.目前参数的设置依赖多次的人工调整和测量人员的经验，耗时且使用门槛较高.本文用蒙特卡罗方法进行大量随机模拟，根据前面若干点的测量结果筛选出满足要求的随机值，预测下一个测量点的位置.该算法可以实时更新参数设置，实现自动化测量，达到降低测量门槛、缩短测量时间的目的.经验证，该算法可以适用于T₁、D₀的测量.

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川西致密气藏二维核磁共振测井优化设计与应用

张世懋, 张哨楠, 葛祥, 吴见萌

波谱学杂志, 2018, 35(2): 234-242. doi: 10.11938/cjmr20182613

摘要 ( 241 ) HTML全文 ( )

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二维核磁共振（NMR）测井在储层参数计算与流体性质判别应用中的作用逐渐受到重视.然而在川西致密气藏开展二维NMR测井应用之初，遇到了现有观测模式下资料采集效率较低、测井结果与地质条件不匹配等难题.通过对比两种常用的二维NMR测井方法，开展致密气藏二维NMR测井观测模式设计方法研究，结合致密气藏实际应用效果分析，明确了横向弛豫时间-纵向弛豫时间（T₂-T₁）方法比横向弛豫时间-自扩散系数（T₂-D）方法更适用于致密气藏，总结了一套致密气藏二维NMR测井观测模式设计流程与参数取值方法，设计出了适用于致密气藏的观测模式TGR01（tight gas reservoir 01）.新设计的观测模式在致密气藏的应用效果优于现有的二维NMR测井观测模式，结合T₂-T₁方法可以有效识别储层中的流体信号，解决致密气藏综合评价难题.

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油酸甘油酯体系的低场核磁共振弛豫特性研究

成实, 王欣, 刘宝林

波谱学杂志, 2018, 35(2): 243-254. doi: 10.11938/cjmr20172597

摘要 ( 228 ) HTML全文 ( )

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甘油酯体系低场核磁共振（LF-NMR）弛豫特性的研究有助于脂质重构进程的快速监测及产物分析.本文主要对不同酯化度的单一或混合油酸甘油酯体系的LF-NMR弛豫特性进行了研究.结果表明，油酸甘油酯呈现三个弛豫峰；随酯化程度增加或温度升高，单组分和多组分弛豫时间均增大，各峰面积比例有一定改变，且酯化程度越高，弛豫时间的变化幅度越大；对二元和三元油酸甘油酯体系而言，随三油酸甘油酯（GTO）比例增至40%，单组分和多组分弛豫时间均增大，S₂₂峰面积比例增加，而S₂₃减小；三元混合体系的LF-NMR弛豫特性经主成分分析（PCA）后，混合体系在得分图上随GTO比例及二油酸甘油酯/单油酸甘油酯配比（GDO/GMO）的变化而呈规律性分布.

综述评论

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质子化学位移各向异性的测量

葛玉玮, 刘买利, 甘哲宏, 李从刚

波谱学杂志, 2018, 35(2): 255-267. doi: 10.11938/cjmr20172599

摘要 ( 326 ) HTML全文 ( )

PDF (1361KB) ( 388 )

测量质子化学位移各向异性（CSA）有助于表征分子结构与其动力学，但由于¹H-¹H同核偶极耦合相互作用很强及质子各向异性化学位移较小，测量质子化学位移各向异性仍具有巨大挑战，特别是对含有多种质子的生物大分子，如蛋白质.本文简要综述了测量质子化学位移各向异性的方法，包括同核去耦慢速魔角旋转方法、超快魔角旋转方法、对称重耦（RN_n^v）方法、xCSA方法以及量子化学计算方法.我们重点介绍了在高速魔角旋转条件下蛋白质氨基质子化学位移各向异性的测量及它们与氢键长度、蛋白质二级结构之间的关系.