本文以2-氰基-3-乙氧基丙烯酸乙酯与3,4-二甲基苯肼为原料，通过多步反应合成了三种新型吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-酮类衍生物（A~C），通过核磁共振（NMR，包括¹H NMR、¹³C NMR）和液相色谱-质谱联用（LC-MS）技术表征确证了其结构，并完整归属了三种化合物的¹H NMR数据．对所合成的化合物1-(3,4-二甲基苯基)-6-甲基-5-[3-(哌啶-1-基)丙氧基]-1,5-二氢-4H-吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-酮（A），通过小鼠脑部质谱成像和福尔马林实验进行了初步的体内镇痛活性评价，我们发现化合物A能透过血脑屏障，并产生显著且剂量依赖的镇痛活性．本研究为以吡唑并[3,4-d]嘧啶-4-酮为骨架的镇痛药物的研发提供了结构和体内活性的基础研究数据．

本文利用氘核磁共振（²H NMR）技术对阳离子掺杂铅溴钙钛矿MA_0.6DMA_0.4PbBr₃中内嵌阳离子的运动状态进行了较为深入的研究．通过对二甲基胺（DMA）和甲胺（MA）阳离子的选择性氘代，我们实现了对上述材料中不同内嵌阳离子的选择性NMR观测．研究结果显示，在低温下，该材料中的DMA与MA阳离子都接近于双重旋转模型；随着温度升高，DMA与MA阳离子的运动自由度增加，其运动逐步转变为快速各向同性运动．且在相同温度时，DMA阳离子比MA阳离子运动更快，表明该材料中阳离子运动状态不一致．在对阳离子运动研究的基础上，我们对该材料相结构转变的分子机制进行了探讨．

细胞色素c（cytochrome c，cyt c）是一个重要的多功能蛋白. 在线粒体中，它作为载体传递电子. 而在细胞质中，它可能会作为凋亡起始因子启动细胞凋亡程序. 复杂的细胞质环境是否会对其构象产生影响，以及产生怎样的影响，目前仍然没有得到确证. 本研究通过无标记的基于甲基的核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）技术追踪了野生型酿酒酵母iso-1 cyt c在酵母细胞匀浆液中的构象变化. 发现cyt c在细胞匀浆中至少存在4种不同的氧化态构象和1种还原态构象. 而且随着时间的推进，不同构象之间发生转换. 结果表明cyt c的构象会随环境改变，这可能与抵抗氧化应激相关.

仲氢诱导核极化（PHIP）技术能极大地增强核磁共振（NMR）信号的灵敏度，已被应用于磁共振成像、原位化学反应监测等领域．除了不断提高不同分子极化后的灵敏度外，延长和保存高极化度状态对PHIP技术的应用也至关重要，其中将极化后的状态制备成核自旋单重态是目前被研究较多的一种方法．本文以能被PHIP技术极化的己烯分子为研究对象，通过设计优化控制脉冲，对分子中的一个五自旋体系进行操控，制备了多种核自旋单重态，结果表明：己烯分子的碳-碳双键上存在三种不同的核自旋单重态，它们的寿命均长于仲氢极化后产生的初始态的寿命，可以作为延缓极化度衰减的一种中间态；通过对比单重态的寿命与相应自旋的纵向弛豫时间发现，将极化后己烯的状态转化为纵向磁化可能也是一种保存极化度的有效方法．

多通道磁共振成像方法采用多个接收线圈同时欠采样k空间以加快成像速度，并基于后处理算法重建图像，但在较高加速因子时，其图像重建质量仍然较差．本文提出了一种基于PCAU-Net的快速多通道磁共振成像方法，将单通道实数U型卷积神经网络拓展到多通道复数卷积神经网络，设计了一种结构不对称的U型网络结构，通过在解码部分减小网络规模以降低模型的复杂度．PCAU-Net网络在跳跃连接前增加了1×1卷积，以实现跨通道信息交互．输入和输出之间利用残差连接为误差的反向传播提供捷径．实验结果表明，使用规则和随机采样模板，在不同加速因子时，相比常规的GRAPPA重建算法和SPIRiT重建方法，本文提出的PCAU-Net方法可高质量重建出磁共振复数图像，并且相比于PCU-Net方法，PCAU-Net减少了模型参数、缩短了训练时间．

医生根据磁共振影像征象对患者的乳腺病变程度进行BI-RADS分类评估时存在一定的主观性，且 BI-RADS 3-5类病变的良恶性存在交叉，在临床诊断时极易发生因诊断类别较高而造成不必要的有创治疗．针对这些问题，本文应用影像组学技术对乳腺的T₁加权（T1W）和动态对比增强（DCE）磁共振图像进行特征提取和融合，采用最小绝对收缩和选择算子（LASSO）算法筛选出各特征集的最优特征集，并分别使用支持向量机（SVM）、随机森林（RF）、K最近邻（KNN）及逻辑回归（LR）算法进行BI-RADS 3-5类乳腺病变三分类，并且在此基础上实现乳腺良恶性分类．结果显示基于特征融合的四个影像组学模型对乳腺病变BI-RADS 3-5类的分类准确率分别为81.25%、87.50%、78.38%、81.25%；对乳腺病变良恶性鉴别的准确率分别为90.91%、93.55%、92.73%、94.55%. 这表明MRI影像组学结合机器学习的算法对乳腺病变BI-RADS分类效果及良恶性鉴别效果均较好，且特征融合可进一步提高分类预测的准确率．

加快天线残余能量释放以减弱天线振铃信号有利于缩短低场核磁共振仪器的回波间隔（TE），从而提高快弛豫组分的测量分辨率和信噪比（SNR）．而天线Q值对能量的发射效率和泄放速度起着相反的作用．为此，我们首先设计了一种新型Q转换电路，在保证发射效率的同时，可以大大缩短能量泄放时间．在此基础上，应用了一种优化的脉冲序列以弥补传统相位交替对脉冲序列（PAPs）不能消除90°脉冲振铃的缺陷，通过相位循环的方法进一步提高了信噪比．最后，在2 MHz岩心分析仪上测试了新型Q转换电路，当天线Q值降为发射期间的约1/5时，天线恢复时间由280.0 μs降为18.2 μs；而且，使用新型Q转换电路和优化的脉冲序列后，TE=60 μs时，可以有效获得快弛豫组分的T₂信号．

为保证手术安全及操作精度，基于磁共振图像导航的手术机器人系统需具备磁共振设备兼容性. 针对这一问题，本文提出了基于磁共振图像质量评价的手术机器人系统磁共振设备兼容性分析方法，扩展了图像数据集，并结合图像信噪比、图像变化因数、磁共振图像畸变量等评价参数，逐一分析机器人系统组件通电、机器人系统运动对磁共振图像质量产生的影响，建立图像质量评价依据. 实验结果表明，该质量评价方法可充分分析手术机器人及其系统组件的磁共振兼容性，且可为医疗手术机器人系统组件的磁共振兼容性分析提供测试方法与理论依据.

本文采用有限元电磁仿真设计了基于开路谐振环的微带线谐振器，并利用该谐振器搭建了电子自旋共振测试系统．该谐振器的3 dB带宽为58.7 MHz，且具有开放式的平面结构．对不同质量的二苯基三硝基苯肼（DPPH）样品测试结果显示本系统的室温自旋探测灵敏度可以达到9.66×10¹² spins/Gs Hz^1/2；对以微晶玻璃和硅片为基底的DPPH样品测试结果表明本系统能实现对大尺寸、高损耗样品的电子自旋共振信号的非破坏性测量．本系统为薄膜材料的缺陷研究以及相关的微波性能表征提供了便捷的手段．

EasySpin是一款较为流行的电子顺磁共振（EPR）谱图模拟和拟合软件，LabVIEW是一种图形化编程语言开发环境．本文介绍了一款使用LabVIEW为EasySpin设计的图形用户界面LV-EasySpin．LV-EasySpin提供了一种直观的操作方法来实现连续波EPR多组分波谱的可视化模拟和拟合．本文辅以各种模式下的实例进行说明，阐述了LV-EasySpin的设计思路与实现方案，最终希望具有简洁、易操作界面的LV-EasySpin可以降低用户使用EasySpin分析EPR谱图的难度．