本文提出一种基于虚拟共轭线圈（Virtual Coil Concept，VCC）技术和k空间插值鲁棒人工神经网络（Robust Artificial-neural-networks for k-space Interpolation，RAKI）的图像重建方法，用于磁共振多层同时激发成像（Simultaneous Multi-Slice imaging，SMS），该方法能够有效提升重建图像的质量，被命名为VIRGINIA（VIRtual conjuGate coIls Neural-networks InterpolAtion）.为了得到更高质量的SMS图像，本文提出的VIRGINIA方法利用磁共振线圈数据的复数共轭对称性质扩展了SMS所获取的多通道数据，并将扩展后的数据用于RAKI网络的训练，利用训练后的网络实现高质量的SMS图像重建.本文将VIRGINIA方法和其他SMS图像重建方法（RAKI和Slice-GRAPPA方法）进行了对比，并采用结构相似指数（Structural Similarity Index，SSIM）、峰值信噪比（Peak Signal-to-Noise Ratio，PSNR）和均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）对不同方法的重建图像进行了量化对比分析.结果显示，在相同的SMS加速倍数下，使用VIRGINIA方法进行重建的图像质量均好于RAKI方法，且远好于传统Slice-GRAPPA方法.

基于扩散磁共振成像的纤维追踪技术为非侵入性观测脑白质结构提供了有力的手段，约束球面反卷积作为一种多纤维追踪模型，能够对体素内纤维的方向信息进行建模，进而实现脑纤维的重构.针对约束球面反卷积模型的不适定性以及细节信息丢失问题，本文在约束球面反卷积的基础上，结合邻域信息和分数阶正则化，提出了一种基于非局部约束球面反卷积模型的确定型纤维追踪算法，分数阶的非局部特性使得纤维方向分布模型估计的误差更小，而邻域信息的引入保证了空间一致性，可以减少噪声的影响.分别利用模拟数据、人脑实际数据对本文算法及基于约束球面反卷积的确定型纤维追踪算法作对比实验，结果表明，利用本文算法追踪的纤维不仅整体视觉效果上较整洁，而且对交叉纤维的重建结果更完整准确.

发育性髋关节脱位（developmental dysplasia of the hip，DDH）作为一类常见的、严重威胁儿童健康成长的髋关节疾病会严重影响到儿童的肢体发育和生活质量，其早诊断、早治疗非常重要.磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）技术可提供丰富的有关髋关节发育情况的形态学信息.目前，基于磁共振图像的DDH临床诊断主要凭借医生的肉眼观测，对医生要求甚高，而且无法定量判断DDH病情.本文提出了一种针对儿童DDH磁共振图像的形态学定量评估方法，通过对DDH病理改变密切相关的形态学参数的自动测定，完成形态学参数的定量评估，为临床提供辅助的量化参考.该方法包括磁共振图像预处理、股骨及盆骨分割、髋关节三维模型重建，以及结合了厚度搜索、三维霍夫变换和最小二乘拟合等算法实现的中心边缘角（center-edge angle，CEA）、髋臼角（acetabular index，AI）和股骨颈前倾角（femoral neck anteversion，FNA）等重要指标的自动测量.儿童DDH形态学定量评估方法的建立对儿童DDH的筛查、诊断和确诊患儿手术方案的制定，以及术后的动态随访，都具有重要参考价值.

在图像引导下的前列腺磁共振图像分割的介入诊断与治疗具有重要意义.本文对距离正则化水平集演化（DRLSE）方法进行了改进并用于前列腺磁共振图像分割.前列腺磁共振图像中靠近膀胱一侧边界较为模糊，靠近尿道一侧及左右两侧边界较为清晰，仅用传统的梯度信息指示函数无法达到理想分割结果.本研究分别采用两个指示函数控制边界清晰段及模糊段的演化，以达到准确分割的目的.此外，还在外部能量函数中增加了能量牵制项，避免演化在虚假边界停止，驱使水平集向灰度波动较大的区域移动，并能在模糊边界停止演化.实验表明利用本方法进行前列腺磁共振图像分割的效果较好；Dice相似性系数（DSC）均值达到96%，接近专家手动分割结果.

右心室分割对心脏功能评估具有重要意义.然而，右心室结构复杂，传统分割方法效果欠佳.本文提出一种密集多尺度U-net（DMU-net）网络用于分割右心室，首先对56例数据进行归一化、增强及感兴趣区域提取的预处理；然后结合多尺度融合和嵌套密集连接结构搭建网络；最后利用预处理后的数据对DMU-net网络进行训练和验证，并对15例仅提取感兴趣区域的数据进行测试.本文方法与手动分割的Dice系数和豪斯多夫距离平均值分别为0.862和4.44 mm，优于文献中其它分割效果较好的方法；舒张末期容积、收缩末期容积、射血分数及每搏输出量的相关系数为0.992、0.960、0.987和0.982.结果表明，使用本文方法的分割结果与手动分割结果重合度高、差异性小，有望为心脏疾病诊断提供参考.

本文首先构建了水溶性磷酸盐柱[5]芳烃（PP5A）与阳离子荧光染料吖啶橙（AO）主-客体络合物.然后通过紫外光谱（UV）、红外吸收光谱（IR）、分子荧光光谱（MFS）、一维和二维核磁共振（NMR）波谱技术（包括¹H NMR和NOESY）研究了PP5A与AO的络合行为.此外，还研究了pH及两种表面活性剂——十二烷基硫酸钠（SDS）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）对AO/PP5A络合体系的荧光强度的影响.最后，采用分子对接计算了PP5A与AO和CTAB的络合模式及络合能.研究表明，AO与PP5A形成1：1的主-客体络合物；在pH=3~11范围内，PP5A均能使AO的荧光强度发生减弱或淬灭；SDS和CTAB的加入并不会对AO/PP5A络合体系的荧光强度产生显著影响.AO与PP5A络合时产生的荧光强度变化可为荧光传感器的设计提供理论基础.

样品前处理是代谢组分析的重要环节，而冷冻干燥是样品前处理过程中去除溶剂的重要方法，但冷冻干燥对代谢组分析结果的影响还有待进一步研究.本文以人类尿液和血清样本为研究对象，采用核磁共振（NMR）技术分析了冷冻干燥对这两种重要体液代谢组的影响，发现冷冻干燥会引起体液样本中部分有机羧酸和氨基酸含量的改变；而且，冷冻干燥对尿液和血清样品代谢组的影响不同，这可能与两种体液的生物基质差异有关.本研究结果表明，在代谢组学研究中要格外关注冷冻干燥对样品前处理及后续数据归一化所产生的影响.

随着5G技术的成熟及商用，无线数据通信的便捷和高效将给人们生活带来巨大的改变.本文基于高速无线网络通信平台，提出了一种新型的磁共振成像（MRI）系统拓扑结构.该架构改变了传统MRI系统结构，采用无线传输方式代替现有的有线连接；此外，多台MRI系统还可共享一个控制中心，提高了控制中心的利用率，单台系统的成本也得以降低，从而使得MRI系统无线化、共享化.

N-酰腙类化合物在极性溶剂中存在着E/cis和E/trans两种异构体，本文利用元素分析、红外光谱、1D和2D核磁共振（NMR）波谱（包括¹H NMR、¹³C NMR、¹H-¹H COSY、¹H-¹³C HSQC、¹H-¹³C HMBC和NOESY）等技术，对基于咔唑-三嗪并吲哚的新型N-酰腙衍生物3，即2-（5H-[1，2，4]三嗪[5，6-b]吲哚-3-硫基）-N'-（9-乙基咔唑-3-亚甲基）乙酰肼的两种异构体（E/cis和E/trans）的¹H和¹³C NMR信号进行了全归属，测量了其偶合常数（J值）及两种异构体的含量，确定了其空间结构.

以溴化1-（2，3，4，6-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基）-3-丁基咪唑盐（化合物1）、吡啶和醋酸钯为原料，快速合成了空气稳定的1-（2，3，4，6-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基）-3-丁基-咪唑-2-亚基]-溴化钯（II）-吡啶（配合物2）.配合物2的结构中存在乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基，糖环上有多个手性碳，其核磁共振氢谱（¹H NMR）和碳谱（¹³C NMR）较复杂，不易归属.本文通过元素分析对配合物2的组成进行表征，运用1D和2D NMR技术（包括¹H NMR、¹³C NMR、DEPT135、DEPT90、DEPT45、COSY、¹H-¹³C HSQC、¹H-¹³C HMBC）对配合物2的¹H和¹³C NMR信号进行全归属.研究发现，在乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基的稠环上多个弱配位的氧和乙酰基氧原子上孤电子对的作用下，配合物2的氮杂环卡宾-钯（II）-吡啶金属键形成对稠环上碳氢化学环境的影响比对丁基的影响更为明显.

在核四极矩共振（NQR）领域，射频激励脉冲信号的优劣对NQR响应信号有重要影响.针对常规方法中射频激励脉冲参数不可控的问题，本文基于32位闪存微型控制器STM32和直接数字频率合成（DDS）芯片AD9910设计了一种相位可控激励脉冲发生器.采用STM32控制AD9910产生波形参数（脉冲宽度、脉冲间隔、脉冲个数和共振频率等）可控的射频激励脉冲，利用LabVIEW软件平台设计脉冲参数设置界面，并建立计算机与微控制器通信，实现波形参数的精确优化控制.实验结果表明，该方法实现了相位可控的NQR激励脉冲序列，可为后续NQR信号检测提供有效激励源.

核磁共振（NMR）技术作为一种非植入无损伤的检测技术，已经广泛应用于化学、生物和医学等领域.本文基于哈德曼（Hadamard）编码的分子间单量子相干（iSQC）技术提出了一种新的序列，首先从理论上对该序列进行了简要的分析并阐明其原理，然后用套管模型实验和脑模型实验验证该序列在不均匀磁场下准确定域和快速获取高分辨谱的能力.实验表明，该序列在不均匀磁场下可以快速获取高分辨定域谱，同时抑制溶剂峰信号，具备一定的应用价值.

经颅直流电刺激（tDCS）是一种新颖的神经系统疾病治疗手段，可非侵入性调控中枢神经活动.它具有安全、成本低、疗效显著等特点，因此在神经科学等领域被大量研究和应用.功能磁共振成像（fMRI）具备高时空分辨率的优势，近年来被广泛用于tDCS治疗效果的评估及其作用机制的研究.本文从临床研究与动物模型实验两方面总结fMRI技术应用于tDCS研究中的最新进展，并讨论其应用前景.