核磁共振以无辐射、非侵入、高分辨率及信息丰富等特点在化学、生物、医药、材料等等领域得到广泛的应用。高分辨的核磁共振一维谱可以提供化学位移、标量偶合及积分比等信息;高分辨的二维谱在此基础上能提供许多无法通过一维谱直接得到的信息。因此二维谱也具有不可替代的重要作用。但是,由于传统的核磁共振二维谱需要多次扫描获得一张谱消耗的时间较长,不利于样品的快速检测,也很难用于检测化学反应等快速变化的过程。虽然在过去的研究中已有学者提出用空间编码单扫描获取二维谱,但是这个方法获得的核磁共振谱分辨率低。因此,如何高效地获取高分辨谱仍是核磁共振的一个重要的课题。此外,在不均匀磁场条件下获取高分辨一维及二维谱也是核磁共振技术面临的一个挑战。例如,在存在磁化率不连续的生物组织分界面等系统中,传统的匀场技术无法提供足够均匀的磁场;在便携式核磁共振设备中,受限于硬件资源,磁场均匀度通常不高。在不均匀磁场下,原本核磁共振谱图能够提供的信息由于增宽效应而损失。为了克服这一问题,我们分析讨论了不均匀场现象对磁共振采样的影响,并希望由此解决这个困扰磁共振应用进一步推广的问题。本文从上述两个角度出发研究了高分辨核磁共振谱学方法目前面临的问题,即在均匀场下快速获得高分辨谱,以及在不均匀场下获得高分辨谱。主要研究工作总结如下:一、总结介绍了协方差核磁共振二维谱方法。协方差方法能够利用统计学原理体现分子内原子间的相关关系。利用协方差方法处理传统核磁共振二维谱后获得的高分辨二维谱就是协方差核磁共振谱。在从传统的二维谱实验中,减少间接维采样次数以缩短采样时间会导致间接维分辨率降低。但是协方差方法只要能够保证足够的样品量,即使少量采样获得的磁共振信号也能够通过数据后处理的方式生成高分辨核磁共振谱。协方差方法有多种处理方式,不仅有处理同核谱的数据获取高分辨二维谱的方法,也有针对异核谱的方法,虽然方式与作用有所不同,但都对缩短采样时间的同时保证甚至提高传统二维谱分辨率有明显的效果。这种方法在蛋白质结构解析上得到了应用。二、将协方差方法进行调整并用于提高超快速空间编码核磁共振波谱的分辨率。超快速空间编码谱使用空间编码取代时间编码,并用EPSI模块采样,实现了单扫描获得二维谱。然而这种方法很难在谱图的两个维度上都获得高分辨,如果保证直接采样维有较高分辨率,则空间编码的维度分辨率极低。因此我们提出用在提高传统谱分辨率上取得显著成效的协方差方法对空间编码谱图进行处理,获取高分辨空间编码谱。同时为了保证了处理后的高分辨图谱的可信赖性,过滤协方差处理后的谱图中出现的伪峰,我们设计了基于模式识别的伪峰过滤算法。最终实现了单扫描超快速采样与二维图谱高分辨率的兼顾。三、基于小体素内均匀场的不均匀场下二维谱图的谱图混叠校正方法。由于存在不均匀场的样品各个位置的磁场强度不同,样品的化学位移会有不同程度的偏移,造成频谱的混叠。而如果仅仅在一个很小的体素之内,则磁场的变化量很小,可以近似地认为磁场均匀,因此在这个小范围内可以获得没有混叠的高分辨图谱。ZL.Wei等人提出了利用梯度场获得不同位置小体素内的一维谱,并通过模式识别算法将所有小体素下近似均匀场内获得的图谱进行叠加,进而获得样品整体的高分辨一维谱。基于这个思路,本文提出了在不均匀场下获得高分辨二维谱的方法。该方法利用回波平面谱成像采样技术保证了采样时间不被延长,并通过基于模式识别的算法重构数据矩阵获得了不均匀场下高分辨谱。