磁共振技术具有非破坏性、对高分子链运动敏感等特点，是一种能够在分子水平上表征高分子系统相态结构和动力学特征的常用技术．本文利用T₁-T₂^*弛豫相关研究了聚氨酯橡胶的相态结构和分子动力学特征，并用高斯衰减和指数衰减模型分析了聚氨酯橡胶的T₁-T₂^*数据．聚氨酯橡胶的T₁-T₂^*谱显示了三种类型的信号：晶体氢组分的T₂^*最短，过渡相氢组分具有中等的T₂^*，非晶体氢组分的T₂^*最长；但这三种氢组分表现出相近的T₁，且T₁随着聚氨酯橡胶硬度的增加或温度的降低而逐渐降低．三种氢组分的磁共振信号强度随聚氨酯橡胶的硬度和温度的变化而变化．随着聚氨酯橡胶硬度的增加，晶体氢组分含量增加，非晶体氢组分和过渡相氢组分的含量降低；随着温度的增加，晶体氢组分含量减少，过渡相氢组分含量保持不变，而非晶体氢组分含量增加．另外，聚氨酯橡胶的硬软比随温度的升高而降低．这些结果表明T₁-T₂^*弛豫相关可用于聚氨酯橡胶的相态结构和动力学评价．

为了提高二维核磁共振（NMR）在页岩油储层测量结果的可靠性，从NMR实验室岩心分析、井场移动式全直径岩心扫描、测井三类不同应用场景出发，分析了页岩油储层T₂-T₁二维NMR响应特征及影响因素．针对不同的应用场景，分别提出了页岩油储层的T₂-T₁二维NMR测量参数优化方法．实验室岩心NMR分析除了关注磁场强度、测量序列外，还需要注意回波间隔（T_E）和回波组数的选择．井场移动式全直径岩心NMR扫描时，需要重点关注T_E和最短等待时间（T_w）的设置，为保证快弛豫组分T₁维度的收敛，最短T_w应至少设置为1 ms．NMR测井受限于采集条件，需要重点关注数据处理中的布点范围和平滑因子，以对不同信噪比的数据进行解释和修饰；页岩油NMR孔隙度小于5%为差储层，其低信噪比导致NMR结果的准确性难以保证．T₂-T₁二维NMR测量参数的系统性分析为页岩油储层二维NMR探测方法优化提供了参考依据，有助于提高NMR测量结果的精度，进而得到更加可靠的储层参数信息．

多次交叉极化（multiCP）是一种耗时短、可行性高的固体核磁共振定量方法，近年来受到了广泛的关注．通过研究发现，multiCP实验参数的设置依赖于样品及基团的属性．对于样品属性差异较大的体系，其获取定量结果时的实验参数条件较苛刻．针对这一问题，本文结合LGCP（Lee-Goldburg cross polarization）技术，提出了一种multiCP的优化方案，命名为MLGCP-1．本文以L-丙氨酸、L-缬氨酸、L-丙氨酸/L-缬氨酸的混合物作为模型样品，并通过与multiCP进行对比，探讨MLGCP-1方法定量分析的可行性与优势．首先，通过对L-丙氨酸、L-缬氨酸样品基团比例的测量，发现MLGCP-1实现定量检测的参数—交叉极化接触时间（t_p）范围较multiCP更宽，可由1.0~1.3 ms增至0.8~2.0 ms．此外，通过对L-缬氨酸、L-丙氨酸/L-缬氨酸中特定基团间积分比值的分析发现，MLGCP-1与multiCP相似，同样受到¹³C-¹H交叉弛豫时间（T_CH）差异度的影响．即T_CH差异度越大，可定量的t_p参数范围越小．但与multiCP相比，MLGCP-1对t_p的宽容度更高．即对于相同的样品体系，MLGCP-1可定量的t_p范围更宽．总之，与multiCP相比，MLGCP-1可实现定量表征的实验参数范围更宽，更适用于表征属性差异较大的样品体系．

蛋白质依靠短程相互作用识别配体蛋白进而行使生物学功能，其相互作用界面仅占据蛋白质总表面积的一部分．因此，蛋白质与配体蛋白需要形成一系列遭遇复合物系综结构来减少构象搜索空间以加快结合速度．由于遭遇复合物在溶液体系中存在时间短、丰度低，因而很难被传统结构生物学技术捕捉到．本文选用组氨酸磷酸载体蛋白（HPr）和酶II（EIIA^Glc）复合物为研究体系，采用顺磁弛豫增强（Paramagnetic Relaxation Enhancement，PRE）技术对遭遇复合物的系综结构及动力学性质进行表征，并用分子动力学模拟方法对实验结果进行验证，发现HPr在溶液体系中首先与EIIA^Glc在3个方向上形成遭遇复合物，进而促进特异性复合物的形成．该方法不仅能够在溶液体系中观察遭遇复合物系综结构，还有望应用于生物大分子领域，揭示蛋白质在复杂生理网络中的相互作用机制及动力学行为．

本文应用7 T高场磁共振血管尺寸成像技术研究了大鼠脊髓半切损伤后大脑血管的可塑性．通过感兴趣区域分析发现，损伤4周后，与损伤部位同侧锥体相比，对侧锥体区域的平均血管直径、微血管密度和血管尺寸指数显著增加，提示对侧皮质脊髓束白质区域血管生成或活化．该结果经由免疫荧光实验证实，损伤4周后，对侧锥体区域血小板内皮细胞粘附分子和胶质纤维酸性蛋白的染色强度也显著增加．以上结果表明磁共振血管尺寸成像技术可为脊髓损伤后大脑相关区域的血管生成提供有价值的信息，并有可能成为诊断脊髓损伤患者脑部血管病变的新工具．

三磷酸腺苷酶家族蛋白2（ATAD2）是一种染色质调节因子. 它的异常表达与多种恶性肿瘤的发生和发展密切相关，因此还被称为致癌转录辅助因子. ATAD2由ATP酶结构域和溴结构域组成. 其中，溴结构域可以特异性识别并结合组蛋白末端的乙酰化赖氨酸位点，调控染色体重构和转录，但其功能相关的很多结构特征并未可知. 我们首先发现ATAD2溴结构域在溶液中易发生聚集. 然后以核磁共振（NMR）和圆二色谱（CD）为主要研究手段，从环境因素和结构因素两方面对ATAD2溴结构域的聚集机理进行了初步探讨，发现该聚集行为伴有结构变化，并可能与功能相关. 本研究可能为ATAD2溴结构域抑制剂的研发提供新的思路.

为了提高磁共振成像信号的信噪比、减少信号传输中的干扰，一种主流的技术方案是将信号采集装置置于屏蔽室，靠近接收线圈．针对该方案，本文提出了基于SerialLite II协议的光纤数据传输方案，以解决信号采集的参数配置和回波数据的高速传输问题．电路以现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）器件和小型可插拔（Small Form Pluggable，SFP）光纤模块为核心，基于SerialLite II协议实现信号采集的配置参数的下传与回波数据的上传．为了便于编程，在FPGA中构建NIOS II软核处理器，以完成信号采集模块参数的发送、接收和配置．本文还研制了实验样机，进行了大量的数据传输测试，结果表明本方案能够实现高速的数据传输，64 K字节的数据通过30 m光纤传输所需的时间仅约为364.2 μs，并且具有可靠、延时低的特点．

固体核磁共振（NMR）因对结构和化学环境敏感，已广泛应用于研究金属有机框架材料（MOFs）在吸附分离应用上的主客体相互作用机制．多核、多维、变温固体NMR实验可以用来研究低碳碳氢化合物、CO₂在MOFs孔道内的吸附行为（包括优先吸附位点、动力学性质、扩散快慢等）．固体NMR也可用来直接测定低碳烷烃/烯烃在MOFs中的分离选择性，并观测低碳烷烃/烯烃在MOFs孔道内的竞争优先吸附．此外，固体NMR还可用来揭示常见化学品与MOFs的主客体相互作用模式．这些研究的开展将有助于人们理解MOFs在吸附和分离过程中存在的内在构效关系．

磁共振指纹（magnetic resonance fingerprinting，MRF）是一种革新性的快速定量磁共振新技术，本文在成像技术和临床应用两个层面对MRF进行了综述. 在成像技术方面，主要从数据采集、字典建立，以及传统量化框架到深度学习量化框架的模式识别这3个步骤进行论述，分析存在的技术难点. 然后对MRF在人体重要部位的临床应用进行了总结，介绍了MRF技术在重复性和再现性方面的验证现状. 最后，本文分析了MRF走向临床存在的各种技术挑战及障碍，对MRF技术未来的发展方向进行了展望.

随着全球老龄化的加剧与深度学习的发展，基于深度学习的阿尔兹海默症（AD）影像学分类成为当前的一个研究热点．本文首先阐述了AD影像学分类任务中常用的深度学习模型、评估标准及公开数据集；接着讨论了不同图像模态在AD影像学分类中的应用；然后着重探讨了应用于AD影像学分类的深度学习模型改进方法；进一步引入了对模型可解释性研究的探讨；最后总结并比较了文中提及的分类模型，归纳了与AD影像分类相关的大脑区域，并对该领域未来的研究方向进行了展望．