定量核磁共振（qNMR）是NMR分析的重要组成部分，在组分分析、化合物结构鉴定等方面发挥着重要作用．碳原子组成了有机物的框架，而¹³C NMR具有化学位移分布范围宽、谱峰窄、可宽带去耦等优点，因此¹³C NMR在有机物分析中具有独特优势．但¹³C核天然丰度低、旋磁比小、纵向弛豫时间较长，阻碍了定量¹³C NMR的更广泛应用．在此前的工作中，我们提出了Q-DEPT⁺脉冲序列，设计了读脉冲翻转角和极化转移时间双重循环，使得CH、CH₂、CH₃三种碳核在较宽的¹J_CH范围内获得均匀的灵敏度增强，并可用于定量¹³C NMR实验．在本文中，我们利用遗传算法进一步优化了Q-DEPT⁺实验的极化转移时间和读取脉冲的脉宽，并将¹³C通道的180°硬脉冲改为对频偏效应有补偿作用的G5组合脉冲，优化后的序列称为Q-DEPT⁺⁺．对胆固醇乙酸酯的氘代氯仿溶液分别使用常规反门控去耦（zgig）、Q-DEPT⁺和Q-DEPT⁺⁺脉冲序列进行了定量实验，并将三者的定量准确性和灵敏度进行了对比．结果显示Q-DEPT⁺⁺脉冲序列在定量准确性和灵敏度两方面均有明显提高．

氧化铌（Nb₂O₅）及其水合物铌酸（Nb₂O₅·nH₂O）代表了一类重要的多相催化剂，然而其水热合成过程和机理尚不明确．本文采用⁹³Nb NMR，结合X射线粉末衍射、透射电镜等技术和量化计算，研究了以草酸铌铵为前驱体水热生成铌酸纳米棒的晶化过程．结果表明草酸铌铵水热晶化过程中发生了水解-聚合反应，先是草酸铌铵水解，接着铌氧单体之间发生缩水聚合反应，最终生成了层内无序、层间有序结构的固体铌酸纳米棒．晶化过程符合“液相成核”机理，层状结构铌酸纳米棒在180 ℃下1 h内即可生成，后续水热处理并未使其明显长大，新的固体产物不断由溶液中独立生成．

尽管具有磁化转移（Magnetization Transfer，MT）的三维梯度回波序列可以同时进行神经黑色素和定量磁化率成像，但MT预饱和脉冲耗时长，且MT对磁化率定量的影响尚不明确．本文通过开发具有可变持续时间的MT脉冲，缩短了MT脉冲持续时间，并评估了MT对磁化率值定量的影响．研究结果显示，MT脉冲持续时间为5 ms的梯度回波序列在显示神经黑色素方面不低于持续时间为8 ms、10 ms和12 ms时序列的显示效果，并且得到的大脑深部灰质核团磁化率值与未加MT的序列具有良好一致性．这表明短持续时间的MT脉冲提供了一种同时成像神经黑色素和磁化率的实用方法．

髋臼周围截骨术（PAO）是一种矫正发育性髋关节发育不良(DDH)髋臼方向的手术方法．本文基于DDH患者的髋关节磁共振成像（MRI）数据，构建有限元模型，进行PAO虚拟手术规划研究．通过计算髋臼从原始中心边缘（CE）角以5°增量变化旋转时，骨盆和股骨软骨间的峰值接触压力和接触面积，确定PAO中髋臼的最佳位置．此外，我们进一步利用有限元分析对术前和获得最佳位置的计划模型进行6个方向的模拟运动，并对所有方案的术前模型和计划模型进行了比较．分析结果表明，该患者髋臼最佳手术位置在CE角为20°时，且在髋关节运动过程中，计划模型中的峰值接触压力均低于术前模型，接触面积均大于术前模型，从生物力学的角度验证了虚拟手术规划的有效性．

局部比吸收率（SAR）是衡量高场磁共振成像安全性的重要指标．目前主要的方法是对扫描获得的磁共振图像进行组织分割，从而构建个体特异性模型，对其进行电磁仿真以计算局部SAR．针对仿真中膝关节模型长度影响局部SAR估计准确度的问题，本文提出了一种基于条件生成对抗网络（CGAN）的膝关节磁共振图像分割与视野扩展方法，将膝关节图像简化归类为肌肉、脂肪和骨骼三种组织，通过CGAN进行像素的语义分割，采用注意力机制以提高分割的准确度，并且沿头-足方向在图像两端生成扩展区域，构建出更长的模型．实验中对所提方法以及各种对比方法得到的膝关节模型进行电磁仿真，计算它们与人工标注模型的局部SAR的相对误差，结果验证了所提方法可以获得相对精确的膝关节局部SAR估计．

针对半月板计算机辅助诊断（CAD）系统中半月板撕裂形态各异带来的分类准确率低的问题，提出一种多维度信息融合网络（Multi-Dimensional Information Fusion Network，MDIFNet）模型的半月板撕裂分类方法．首先，使用由四个子网络所构成的卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）架构以获取不同视角、不同维度的半月板特征信息；同时，提出了多尺度注意力机制，丰富细粒度特征；最后，构建了基于支持向量机（Support Vector Machines，SVM）的多核模型作为最终的分类器．在MRNet数据集上的实验结果表明，本文提出方法的分类准确率达0.782，较现有先进的基于深度学习的半月板撕裂分类方法有一定提升．

左心肌分割对心脏疾病诊疗具有重要意义．但左心肌内部毗邻乳头肌、小梁，外部与周围组织灰度相近，是分割难点．本文首先对心脏磁共振电影图像数据进行感兴趣区域提取等预处理；其次，搭建融合了压缩激励模块和残差模块的U形网络（SERU-net）分割左心肌；最后，利用75例数据训练SERU-net网络，对18例数据进行预测．基于本文方法的分割结果相对于金标准的Dice系数与豪斯多夫距离均值分别是0.902、2.697 mm；利用本文方法分割得到的舒张末期、收缩末期左心室心肌质量与金标准的相关系数和偏差均值分别是0.995、0.993和3.784 g、2.338 g．结果表明，本文方法与金标准匹配程度较高，有望辅助诊断心脏疾病．

本研究采用时域核磁共振（TD-NMR）技术探究聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）木塑复合材在吸湿与吸水过程中水分的状态和自旋-自旋弛豫（T₂）特征．并比较PMMA木塑复合材的阻湿率和拒水率，分析PMMA木塑复合材的阻湿和防水性能与原理．研究对象为浸渍甲基丙烯酸甲酯（MMA）单体聚合生成的PMMA木塑复合材．首先对绝干的PMMA木塑复合材进行核磁共振T₂检测，然后分别进行吸湿和吸水实验，并每隔一段时间测定试件质量及其T₂信号量．结果表明：PMMA木塑复合材的吸湿率和吸水率低于未处理材，具有良好的阻湿和防水性能，且MMA浸渍浓度为100%，浸渍时间为24 h时，在温度为 (40±0.2) ℃相对湿度为 (96.4±0.4)%恒温恒湿环境下木塑复合材吸湿率低于15%，常温下吸水试件的吸水率低于30%．PMMA木塑复合材的吸湿率和吸水率明显降低，T₂峰面积也逐渐减小．这说明木塑复合材内部的PMMA起到了防止水分进入的作用．

在卫星导航、深空探测等尖端技术应用的需求牵引下，谱灯抽运铷原子钟的性能有了很大提升，其短期频率稳定度已达到小系数10^-13τ ^-1/2水平．为能进一步提高铷钟稳定度并探索铷钟性能指标极限，本文在前期对物理系统（Φ40微波腔）结构的重新设计及实验验证的基础上，通过对物理系统的光学系统全面优化设计，改善了光谱灯及抽运光的性能，最终使物理系统信噪比获得了明显提升．测试及分析评估结果表明，新设计的物理系统的散粒噪声对铷钟稳定度的贡献为4.2×10^-14τ ^-1/2，本文的研究结果为今后铷钟短稳实现5×10^-14τ ^-1/2、长稳突破1×10^-15进入~10^-16奠定了基础．

吸烟是导致过早发病和死亡的主要风险因素之一．随着磁共振技术的不断进步，磁共振波谱已成为临床诊断的重要手段之一．与磁共振成像的其他模态一样，磁共振波谱具有无创性的优点，能够反映大脑的神经递质及代谢物的浓度变化情况．吸烟是一个全球性的健康问题，近些年已有一些研究利用磁共振波谱观察吸烟对大脑的影响．针对这一广泛关注的社会问题，本文对吸烟人群的磁共振波谱研究进展进行了综述，总结了烟草对大脑代谢的影响．本综述为深入研究烟草依赖的神经生物学机制提供了新的视角，从技术层面为早期诊断、治疗及预防吸烟对大脑的负面影响提供了支持．