有机硅化合物是电解质材料研究的热点之一，其物理化学特性是衡量电池性能的重要参数.本文采用多种核磁共振（NMR）技术（包括¹H NMR、¹³C NMR、DOSY、⁷Li NMR、¹⁹F NMR）对有机硅化合物CN（CH₂）₂SiCH₃（OCH₂CH₂OCH₃）₂（BNS）的结构，电解液（LiPF₆/BNS）的溶剂化效应、扩散系数和热稳定性四个方面进行了分析评价，发现BNS和LiPF₆之间具有溶剂化效应；BNS的氰基（CN）和醚键（-O-）基团可与Li⁺形成络合物，且氰基配位能力优于醚键，络合键的形成促进了LiPF₆的离解和扩散，同时也提高了LiPF₆/BNS的热稳定性，证明高温下LiPF₆的分解是电解液失败的主要原因.该研究为开发新型电解质化合物及促进其性能提升提供了理论依据.

由于制备液体燃料的费托合成工艺在合成过程中排放的费托反应生成水通常含有水溶性含氧化合物，例如醇、醛、酮和羧酸.费托反应生成水酸性强、成分复杂、种类繁多，因此需处理后才能排放.本文以核磁共振（NMR）为主要技术手段，以正丁醇和丙酸作为费托反应生成水中水溶性有机成分的模型化合物，研究了腐殖酸（HA）对费托反应生成水的吸附作用.¹H NMR滴定实验和¹H弛豫时间测定结果显示：随HA浓度增大，正丁醇质子信号变宽，但化学位移未变；丙酸质子信号变宽，且化学位移向高场移动；正丁醇和丙酸的¹H自旋-晶格和自旋-自旋弛豫时间均降低，分子相关时间增大.HA与正丁醇、丙酸的结合百分比表明HA对正丁醇的吸附作用大于丙酸.增加HA浓度有利于HA与正丁醇相互作用，但溶液pH值对HA（20 mg/mL）与正丁醇相互作用影响较小；另一方面，增加HA浓度、降低溶液pH值均有利于HA与丙酸相互作用，且HA浓度对相互作用的影响高于溶液pH值.本研究表明HA用于吸附处理费托反应生成水有效，且过程简单、价格低廉，在工业应用中具有潜力.

四环素类抗生素是一类广谱抗生素，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、支原体、衣原体和立克次体感染均具有抗菌活性.本文运用一维（1D）和二维（2D）核磁共振（NMR）技术对盐酸四环素中可交换氢和氢键进行研究，并将研究结果与RNA和蛋白质结合的四环素以及游离药物的晶体结构进行比较，进一步讨论了药物中的氢键构架与药物活性的相关性.最后对盐酸四环素及其同系物的¹H和¹³C NMR信号进行了全归属和分析，并对文献归属结果进行了细微校正.这些结果有助于进一步探索该类药物在更复杂的生物或环境系统中的构效关系.

C-2位单取代降冰片烯衍生物中降冰片烯环存在各向异性，且多数为外型和内型异构体的混合物，导致其结构解析困难.针对这一问题，本文在制备了单一构型的C-2位羧基和羟甲基取代的降冰片烯衍生物的基础上，利用¹H NMR、DEPT135、¹H-¹H COSY、¹H-¹³C HMQC、¹H-¹H NOESY谱和相应的耦合裂分信息，对外型-5-降冰片烯-2-羧酸、内型-5-降冰片烯-2-羧酸、外型-5-降冰片烯-2-甲醇和内型-5-降冰片烯-2-甲醇的¹H和¹³C NMR信号进行归属，并探讨了降冰片烯衍生物的取代基种类及空间构型对¹H NMR化学位移的影响.

组织蛋白酶B（Cat B）是一种溶酶体半胱氨酸蛋白酶，在细胞代谢中起重要作用.已有研究表明Cat B在肺癌细胞中会过表达.因此，细胞内Cat B水平的检测非常重要.迄今为止，细胞内Cat B的检测方法主要为荧光成像，但该技术受限于渗透性和自发荧光背景干扰.为了解决这些问题，我们设计了一种基于超极化¹²⁹Xe磁共振成像的新型探针.它由一个作为¹²⁹Xe核磁共振（NMR）报告基团的穴番分子笼和一个作为Cat B特异性可裂解基团的酰胺键组成.当探针与Cat B相互作用时，酰胺键的断裂会导致其¹²⁹Xe化学位移发生变化.结合超极化-化学交换饱和转移（Hyper-CEST）技术，可为Cat B提供一种新颖的检测方法.

本文旨在利用磁共振成像手段探究尼古丁易感个体的脑结构特征，即脑结构特性对尼古丁依赖程度的预测.选用成年雄性SD大鼠进行纵向研究，利用基于微型渗透压泵的间歇性给药方式对大鼠进行腹腔注射尼古丁14天，随后强制戒断14天.于第0、15、29天进行躯体戒断行为测试以量化其尼古丁依赖严重程度.对第1天的脑结构图像与戒断行为评分进行回归分析，结果发现尼古丁依赖严重程度与双侧前边缘皮层、左侧颗粒状岛叶皮层灰质体积和双侧丘脑白质体积呈负相关，与右侧海马CA1脑区和左侧丘脑灰质体积呈正相关.以上脑区的结构特征，能够作为尼古丁易感的生物标志物，在个体接触尼古丁之前预测其尼古丁依赖风险，对易感人群进行有针对性的早期干预.

前列腺区域的精确分割是提高计算机辅助前列腺癌诊断准确率的重要前提.本文提出了一种新的精确的前列腺区域分割模型，分为4个步骤：首先，读取T₂加权磁共振（MR）图像；其次，利用半径为5个像素的8邻域模板（8x5）的局部二值模式（LBP）特征模板计算前列腺磁共振图像的LBP特征图；然后，利用改进的距离正则化水平集（DRLSE）模型对特征图进行分割，提取前列腺粗轮廓；最后将原始水平集能量函数进行优化，构造一个新的能量函数，提取局部灰度信息和梯度信息，并在此新的能量函数的基础上，将粗轮廓迭代演化为最终的细轮廓.本文将该模型在203组来自于国际光学与光子学学会-美国医学物理学家协会-国家癌症研究所（SPIE-AAPM-NCI）前列腺MR分类挑战数据库的T2W磁共振图像上进行了测试，并与医生手工分割结果进行了比较，结果表明本文提出模型得到的分割结果的Dice系数为0.94±0.01，相对体积差（RVD）为-1.21%±2.44%，95% Hausdorff距离（HD）为6.15±0.66 mm；与文献中现有的分割模型相比，使用本文提出的模型得到的前列腺区域分割结果更接近于手工分割的结果.

在乳腺动态增强磁共振（DCE-MR）图像中，乳房分割和腺体分割是进行乳腺癌风险评估的关键步骤.为实现在三维脂肪抑制乳腺DCE-MR图像中乳房和腺体的自动分割，本文提出一种基于nnU-Net的自动分割模型，利用U-Net分层学习图像特征的优势，融合深层特征与浅层特征，得到乳房分割和腺体分割结果.同时，基于nnU-Net策略，所使用的模型能根据图像参数自动进行预处理和数据扩增，并动态调整网络结构和参数配置.实验结果表明，在具有多样化参数的三维脂肪抑制乳腺DCE-MR图像数据集上，该模型能准确、有效地实现乳房和腺体分割，平均Dice相似系数分别达到0.969±0.007和0.893±0.054.

桥小脑角区（CPA）肿瘤的精准分割在手术治疗、放疗中有重要影响，本文结合更快速区域卷积神经网络（Faster-RCNN）和水平集（Level-Set）方法对CPA肿瘤的自动分割进行了研究.首先，采集317名CPA肿瘤患者的T₁WI-SE序列磁共振图像，使用基于Faster-RCNN主干网络VGG16提取特征，结合区域建议网络（RPN）进行学习训练，建立带有CPA肿瘤位置信息的定位模型，再应用Level-Set对肿瘤进行精准分割.本文对比了不同CPA肿瘤区域勾画范围对分割结果产生的影响，并以精确率、召回率、均值平均精度值（mAP）和戴斯系数（Dice系数）等指标评估了模型定位和分割的性能.实验结果表明，结合Faster-RCNN和Level-Set建立的模型能更有效对CPA肿瘤进行精准分割，减轻临床医生的负担，并提升治疗效果.

本文针对目前脑功能分区不够准确的问题，基于静息态功能磁共振数据，提出了一种融合t-分布随机邻域嵌入（t-SNE）与自动谱聚类（ASC）的人脑功能精细分区的算法.首先，基于静息态功能磁共振图像，对需功能划分的脑区与全脑的时间序列作相关分析，得到需划分脑区的功能连接模式；然后，利用t-SNE算法提取高维功能连接模式特征；最后，通过基于本征间隙的ASC算法自动确定聚类数目，并对降维后的脑区特征分类，得到精细划分的脑亚区.模拟种子区域上的实验结果表明，相较谱聚类算法，以及结合主成分分析的谱聚类算法，本文方法对脑功能体素划分更优.进一步将本方法应用到真实人脑的功能分区中，成功地将海马旁回分为左右半球各3个亚区.本研究表明使用t-SNE与ASC融合的算法可提高脑功能分区准确性，是脑功能精细分区、进而构建脑功能图谱的一种有效方法.

本文利用原位低场核磁共振（LF-NMR）技术在真实固液反应环境中对光催化还原Cr（Ⅵ）反应进行了定量研究，并对Ag纳米颗粒负载量不同的Ag担载石墨相氮化碳复合光催化剂（Ag/g-C₃N₄）在可见光照射下催化Cr（Ⅵ）还原为Cr（Ⅲ）的性能进行了研究.研究发现，Ag纳米颗粒负载（负载量分别为1 wt.%、2 wt.%、5 wt.%和10 wt.%）可以有效提高g-C₃N₄的光催化性能；且负载量为5 wt.%时光催化性能最优，为无Ag负载的g-C₃N₄的4倍.此外，本文还通过横向弛豫时间（T₂）定量分析了反应体系中顺磁性Cr（Ⅲ）离子的浓度，证实了采用LF-NMR弛豫法评价光催化Cr（Ⅵ）还原反应性能的可行性.

准确检测土壤水分对于改善农业用水管理至关重要.为了实现土壤水分的准确测量，本文设计了一种微型inside-out核磁共振（NMR）传感器（测量区域位于传感器周围）.其中磁体由三个轴向磁化的圆柱磁体组成，射频线圈由四个相同的弧面螺旋线圈串联组成.通过调整圆柱体之间的半径和高度，获得了一个圆周对称恒定梯度场.并利用宽频带匹配方法，增加射频线圈的激励区域，从而提高整体信噪比.将本文设计的传感器用于测量含水量不同的小颗粒沙土和大颗粒石英砂土壤模型样品的CPMG（Carr-Purcell-Meiboom-Gill）信号，通过逆拉普拉斯变换获得了T₂分布谱，并将T₂谱峰面积与称重法获得的含水量进行了相关性分析，探讨了该传感器用于测量土壤水分的可行性.

高度稳定的磁场对于核磁共振（NMR）波谱仪至关重要.为了保持磁场的稳定性，高质量的超导接头必不可少.它在过去几十年中，受到NMR超导磁体研究人员的广泛关注.本文从五个部分介绍了超导接头技术的研究进展：第一部分简要介绍了NMR超导磁体和超导接头的发展；第二部分概述了低温超导体材料之间超导接头的研究进展；第三部分介绍了高温超导体材料之间的接头；第四部分讨论了有关超导接头电阻的测量技术；最后，提出了对超导接头技术研究的展望.