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

2020年, 第37卷, 第3期　刊出日期：2020-09-05

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第37卷第3期中英文目次

波谱学杂志, 2020, 37(3): 0-0.

摘要 ( 40 )

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综述评论

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基于低秩矩阵的非均匀采样NMR波谱重建进展

詹嘉莹, 涂章仁, 杜晓凤, 袁斌, 郭迪, 屈小波

波谱学杂志, 2020, 37(3): 255-272. doi: 10.11938/cjmr20202816

摘要 ( 176 ) HTML全文 ( )

PDF (2220KB) ( 240 )

多维核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）利用多维波谱来分析分子结构，被广泛用于化学、生物学和医学等领域，但信号采样时间随波谱维度和采样点数增加而迅速增长．非均匀采样通过降低间接维采样点数来加速数据采集，并引入合理的重建方法获得完整的NMR波谱．如何快速重建高质量的波谱，是NMR信号处理研究的前沿．本文主要综述近年来基于低秩矩阵的NMR波谱重建方法的发展．首先介绍了低秩矩阵的相关数学基础；然后从一般低秩矩阵和结构化低秩汉克尔矩阵两个角度来论述重建模型，并讨论相关的NMR波谱应用；最后分析了该技术存在的不足，并展望其未来发展的趋势．

研究论文

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¹H/³¹P双核并行磁共振成像线圈的研究与设计

廖志文, 陈俊飞, 杨春升, 张志, 陈黎, 肖立志, 陈方, 刘朝阳

波谱学杂志, 2020, 37(3): 273-282. doi: 10.11938/cjmr20192737

摘要 ( 190 ) HTML全文 ( )

PDF (1222KB) ( 277 )

本文通过对鸟笼线圈原理和阵列线圈去耦原理的分析，提出了一种适用于自主研发的多核并行磁共振成像（MRI）系统的双核并行成像线圈设计方案，并在电感去耦的基础上提出LC并联trap去耦法，提高了去耦方法的可适性．依据设计方案制作了¹H/³¹P双核并行成像线圈，并将其应用于4.7 T磁体系统，利用自主研发的多核并行MRI系统进行了并行成像实验测试，成功获得了¹H和³¹P的并行磁共振图像，验证了设计方案的可行性．

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多通道磁共振成像仪控制台数据传输模块设计

徐鹏程, 肖亮

波谱学杂志, 2020, 37(3): 283-290. doi: 10.11938/cjmr20192724

摘要 ( 139 ) HTML全文 ( )

PDF (703KB) ( 151 )

当前临床高场磁共振成像（MRI）系统要求成像仪控制台支持16个甚至32个接收通道，可以频繁和高速地进行数据传输并支持快速成像．基于此要求，本文研发了一个基于PowerPC处理器的数据传输模块，将其集成于自行研发的MRI成像仪控制台中，用于成像过程中控制台与计算机之间数据的高速传输．该模块以飞思卡尔公司的高性能PowerPC处理器—MPC8270为核心，运行嵌入式Linux操作系统．处理器与用户计算机之间通过百兆以太网连接，使用局部总线连接控制台的序列运行模块和数据采集模块（数量可扩展）．处理器响应数据采集模块发来的中断请求以快速读取和上传数据．本设计通过驱动程序的设计以保障响应的速度与可靠性．成像实验表明此设计方案能够满足多个接收通道数据快速获取与传输的需求．

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等规聚丙烯成核剂的结构和构型分析

温亮, 李春发

波谱学杂志, 2020, 37(3): 291-299. doi: 10.11938/cjmr20192763

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PDF (1054KB) ( 249 )

成核剂在聚丙烯的结晶过程中作为晶核，参与调节晶体的晶型、大小及其分布，促使形成不同性能的聚丙烯材料．成核剂促进聚合物结晶的机制是聚合物结晶领域的研究热点，但其结构对聚合物结晶的影响尚不清晰；而成核剂通常具有同分异构体，使其结构解析更加困难，但成核剂的结构解析是进一步研究其成核机理的基础．本文综合运用核磁共振（NMR）波谱、傅里叶变换-红外（FT-IR）光谱和扫描电镜能谱分析（SEM-EDS）表征了一种二元羧酸复合物类β晶型聚丙烯成核剂的结构和构型，结果表明该成核剂cis-△4-四氢邻苯二甲酸钙为消旋体，羧酸与钙以桥式螯合方式形成有机羧酸金属盐．

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基于MRI和深度学习的桥小脑角区脑膜瘤与听神经瘤分类算法研究

娄云重, 刘颖, 江华, 章浩伟

波谱学杂志, 2020, 37(3): 300-310. doi: 10.11938/cjmr20192753

摘要 ( 130 ) HTML全文 ( )

PDF (1051KB) ( 136 )

桥小脑角区脑膜瘤与听神经瘤是两种常见的脑部肿瘤，它们的临床表现和影像学表现极为相似，在临床诊断时极易发生误诊．将影像数据与深度学习方法相结合，建立脑膜瘤与听神经瘤的判别模型，可以为两种脑肿瘤的及时准确诊断提供重要手段．本文采集了307名脑肿瘤患者的T₁W-SE序列图像，通过对原始图像进行限制对比度自适应直方图均衡化（Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization，CLAHE）等预处理，提升数据集图像质量，再经过建立的三维卷积神经网络（3-Dimensional Convolutional Neural Network，3D CNN）深度学习框架中图像特征的学习，实现对脑膜瘤与听神经瘤的分类．图像增强参数与网络结构参数经过优化后，对脑膜瘤与听神经瘤分类的准确率达到0.918 0，曲线下面积（Area Under Curve，AUC）为0.913 4，实现了对桥小脑角区脑膜瘤与听神经瘤的有效判别．

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柠檬醛长时程嗅觉吸入的脑功能活动MEMRI研究

方文恒

波谱学杂志, 2020, 37(3): 311-320. doi: 10.11938/cjmr20192766

摘要 ( 134 ) HTML全文 ( )

PDF (890KB) ( 137 )

本文使用设计的嗅觉吸入装置使大鼠吸入挥发性柠檬醛或无气味空气，之后使用锰增强磁共振成像（MEMRI）的方法，观察长时程（24 h）吸入柠檬醛之后，大鼠脑功能活动变化情况．基于体素分析和感兴趣区（ROI）分析结果显示，与对照组相比，长时程吸入柠檬醛组大鼠伏隔核中心部（AcbC）、嗅小球层（GL）等脑区功能活动增强；而该组大鼠视皮层（VC）、听觉皮层（AC）、压后皮层（RSC）等脑区锰累积显著减少．且长时程吸入柠檬醛之后，大鼠脑区GL与关联的脑区功能相关性显著增强．从而表明MEMRI可用于长时程嗅觉吸入刺激的脑功能研究，并极具应用前景．

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基于磁共振图像和改进的UNet++模型区分阿尔茨海默症患者和健康人群

赵尚义, 王远军

波谱学杂志, 2020, 37(3): 321-331. doi: 10.11938/cjmr20192769

摘要 ( 196 ) HTML全文 ( )

PDF (1022KB) ( 153 )

阿尔茨海默症（Alzheimer's Disease，AD）是一种神经退行性疾病，高效准确的早期诊断对其治疗至关重要．本文提出了一种融合多语义级别的深度卷积神经网络结构，基于磁共振图像，用于区分AD患者与正常受试者的方法．首先，在传统UNet++网络的基础上改进了深度监督整合算法；然后，构建了一种新的特征融合结构，进一步细化了不同语义级别的特征；最后，基于不同组织区域（白质、灰质和脑脊液）的磁共振图像，使用本文所提出的方法区分AD患者和正常受试者，并探究了从不同组织获得的信息对分类准确率的影响．实验结果表明，使用本文提出的方法区分两类人群的最高准确率为98.74%，平均准确率为98.47%，高于目前文献报道的其他方法．

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西洋参-石菖蒲对糖尿病认知障碍大鼠学习记忆相关脑区的影响

周游, 杨洋, 宋立强, 毕田田, 王玥, 赵瑛

波谱学杂志, 2020, 37(3): 332-348. doi: 10.11938/cjmr20192738

摘要 ( 101 ) HTML全文 ( )

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本文探究了西洋参-石菖蒲（X-S）药液对糖尿病认知障碍（DACD）大鼠学习记忆相关脑区的影响．腹腔注射链脲佐菌素（STZ）诱导糖尿病大鼠模型，并将动物分为糖尿病组和X-S组，STZ注射7天后给予X-S药，每日1次，连续113天；于STZ注射80天后采用Morris水迷宫方法筛选DACD和非认知障碍（DNCD）大鼠；120天后运用磁共振成像（MRI）技术扫描大鼠全脑，利用感兴趣区（ROI）法和基于体素形态学（VBM）法对各组大鼠大脑灰质和白质进行体积和密度的分析；并通过苏木精-伊红（HE）染色观察大鼠海马神经元的形态结构．ROI分析法显示：与DACD组相比，X-S组大鼠左侧颞叶联合皮质体积减小（p<0.05）；VBM分析法显示：与DACD组相比，X-S组大鼠海马CA1、CA3区及其它脑区的体积和密度或增高或降低（p<0.005）．HE染色结果显示：与DACD组相比，X-S组大鼠海马CA1、CA3区的细胞固缩及排列紊乱减轻．结果表明X-S药液对DACD大鼠与学习记忆相关的海马及其它脑区存在双向调节，从而发挥学习记忆能力的改善作用．

低场磁共振技术与应用专栏

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岩心核磁共振实验对低孔低渗碳酸盐岩储层的适应性研究

朱学娟, 张向明, 单沙沙

波谱学杂志, 2020, 37(3): 349-359. doi: 10.11938/cjmr20192741

摘要 ( 107 ) HTML全文 ( )

PDF (1564KB) ( 242 )

低孔低渗碳酸盐岩储层矿物成分复杂、岩石骨架参数难以确定、储集空间类型多样、孔隙结构及孔渗关系复杂、常规测井曲线响应特征不明显，使其测井评价极其困难．本文利用核磁共振测井定量评价低孔低渗碳酸盐岩储层岩心的孔隙结构、计算储层参数．利用T₂谱分布曲线分析孔隙结构、计算T₂截止值；在此基础上计算岩心总孔隙度、有效孔隙度、束缚水孔隙度、渗透率等储层参数，并与常规岩心实验结果进行对比分析；最后，总结出核磁共振测井在低孔低渗储层中的应用优势与局限，为核磁共振测井评价模型的建立提供基础数据．

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川西气田白云岩储层二维核磁共振测井气水识别方法

张世懋, 葛祥, 王辛, 侯克均

波谱学杂志, 2020, 37(3): 360-369. doi: 10.11938/cjmr20192754

摘要 ( 143 ) HTML全文 ( )

PDF (1892KB) ( 129 )

川西气田雷口坡组四段白云岩储层具有良好的天然气勘探开发前景，但是储层分布具有较强的非均质性，利用常规测井和一维核磁共振测井方法判断储层流体性质存在多解性．通过分析川西雷四段白云岩储层地质特征与测井响应特征，开展岩心二维核磁共振实验，明确了实验室分析与测井过程中环境、参数等影响因素，建立了岩心分析结果的校正方法，明确了钻井液、束缚流体、可动水与天然气信号在二维核磁共振测井中谱分布区间，建立了基于T₂-T₁、T₁/T₂（R）的白云岩储层二维核磁共振测井气水识别图版．利用图版对川西雷四段储层流体性质开展评价，二维核磁共振测井解释结论得到了实钻测试结果的验证，该气水识别方法填补了常规测井、一维核磁共振测井在评价储层气水关系中的缺陷，可有效解决白云岩储层流体性质判别难题．

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渤海J油田储层核磁共振测井孔隙度影响因素分析及校正

刘欢, 徐锦绣, 郑炀, 熊镭

波谱学杂志, 2020, 37(3): 370-380. doi: 10.11938/cjmr20192770

摘要 ( 123 ) HTML全文 ( )

PDF (1150KB) ( 145 )

渤海J油田沙河街组储层核磁共振（NMR）测井孔隙度和岩心NMR孔隙度均低于岩心氦孔隙度，这种现象影响了NMR测井的应用效果．通过开展岩心NMR实验，对该研究区仪器采集参数、井眼环境以及储层流体性质等因素进行分析，发现造成储层NMR测井孔隙度偏低的主要原因是高矿化度泥浆滤液侵入．基于饱和不同矿化度盐水对T₂谱的影响规律，确定了需要对T₂谱进行形态校正的矿化度下限值，并建立了对应不同矿化度的T₂谱形态校正模型及NMR孔隙度校正方法．应用结果表明，校正后的NMR测井孔隙度与岩心氦孔隙度的平均相对误差从13.56%下降至2.81%，有效提高了NMR测井孔隙度的精度．

研究简报

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石斛属植物中石斛碱类成分的波谱学特征

尹田鹏, 李幸, 汪泽, 王雅溶, 王敏

波谱学杂志, 2020, 37(3): 381-389. doi: 10.11938/cjmr20192757

摘要 ( 139 ) HTML全文 ( )

PDF (729KB) ( 421 )

石斛属（Dendrobium Sw.）植物中的石斛碱类（dendrobines）倍半萜生物碱（sesquiterpenoid alkaloids）以其独特的结构和显著的生理活性而受到广泛关注．本文对石斛碱类化合物的结构特点及波谱学特征，包括紫外光谱（UV）、红外光谱（IR）、质谱（MS）、核磁共振（NMR）波谱等进行总结，并归纳石斛碱类成分的结构解析方式，为其深入研究与开发提供参考依据．

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6-(4-氯苯氧基)四唑并[5,1-a]酞嗪的核磁共振谱峰归属

王思宏, 张敬东, 尹秀梅, 李东浩, 阚玉和, 胡伟

波谱学杂志, 2020, 37(3): 390-398. doi: 10.11938/cjmr20192776

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PDF (1047KB) ( 201 )

为确保具有独立知识产权的国家级一类抗癫痫创新候选药物的药品安全，采用500 MHz核磁共振（NMR）技术，结合规范不变原子轨道-核磁共振（GIAO-NMR）量子化学计算方法，对进入临床阶段的抗癫痫药6-（4-氯苯氧基）四唑并[5，1-a]酞嗪的¹H NMR、¹³C NMR和¹⁵N NMR信号进行了归属，从而为安全用药提供了精确结构信息．线性回归对比表明，标度法计算的NMR化学位移与实验值吻合较好．

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Cu_1-xH_xZr₂(PO₄)₃中Cu²⁺的EPR谱和局域结构研究

周梓发, 陈富, 张华明

波谱学杂志, 2020, 37(3): 399-406. doi: 10.11938/cjmr20192787

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PDF (830KB) ( 182 )

本文采用Cu²⁺斜方对称电子顺磁共振（EPR）参量的高阶微扰公式计算了晶体Cu_1-xH_xZr₂（PO₄）₃中Cu²⁺的EPR参量（g因子和超精细结构常数A因子）．计算结果表明，晶体Cu_1-xH_xZr₂（PO₄）₃中[CuO₆]^10-基团的Cu-O键长分别为R_||≈0.241 nm，R_⊥≈0.215 nm，平面键角τ≈80.1°；由于对称性降低，中心金属离子基态²A_1g（θ）和²A_1g（ε）有一定程度混合，混合系数α≈0.995．所得EPR谱图的理论计算值与实验数据符合得很好．