本文围绕高分辨魔角旋转（HRMAS）核磁共振波谱技术在生物组织中的应用这一主题，在提高生物组织¹³C NMR信号的检测灵敏度、运用¹H NMR研究人类肝细胞癌和食管癌的代谢过程方面进行了一些方法上的改进和应用上的研究。NOE-CPMG实验得到了具有较高分辨率和灵敏度的组织天然丰度¹³C谱，为今后用¹³C波谱来研究组织的代谢提供了帮助。高分辨魔角旋转¹H谱在肝细胞癌和食管鳞癌上的应用可以为肿瘤研究提供很丰富的分子水平上的生化信息。生物组织样品具有介于液体和固体之间的半固体半液体的性质，采用传统的液体核磁共振方法很难得到具有满意分辨率的谱，所以高分辨魔角旋转技术的应用大大地提高了信号分辨率。同时，¹³C核的天然丰度仅有¹H核的1％，较低的信噪比抑制了¹³C核磁共振在生物组织中的广泛应用。本人将几种液体和固体核磁共振中常用到的信号增强方法运用到生物组织的¹³C研究中，分析了这几种不同方法在生物组织研究中的信号增强特点以及它们的信号增强的选择性。通过研究发现，DEPT主要是增强了小分子的信号，大分子信号（除了几个运动性快的分子基团）被滤掉；CP交叉极化方法主要是对大分子、运动性差的信号有增强效果；NOE-CPMG方法可使小分子和大分子信号同时得到增强。目前，高分辨魔角旋转¹H NMR已经成为一种研究生物代谢的很重要的方法，被广泛地应用到脑、乳腺和前列腺等组织的研究中。肝细胞癌是肝中最为常见的肿瘤，活体研究发现：相对于癌旁组织，肿瘤组织中的脂类物质发生变化。但是由于活体谱的分辨率和灵敏度都很低，其他一些可能的代谢变化观测不到。在本论文中，本人采用高分辨魔角旋转核磁共振¹H谱对肝细胞癌的代谢过程进行了研究，阐述了这种方法在研究肝细胞癌代谢上的优势。同时，为了能够得到更加完整的代谢信息，我还利用了模式识别分析中的主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）方法来对得到的归一化后的数据进行分析。结果表明：通过结合PCA模式识别分析方法，高分辨魔角旋转¹H谱可以很好地区分肝细胞癌（HCC）和癌旁对比组织。肝细胞癌中标志性的代谢物是：胆碱类物质、磷酸乙醇胺、亮氨酸、异亮氨酸、甘氨酸、丙氨酸、乳酸、谷氨酸和谷氨酰胺的含量上升，同时糖元、葡萄糖和脂类的含量降低，这些结果表明能量代谢和TCA循环的改变是肝细胞癌组织中最重要的代谢途径的变化，而且这种代谢研究的方法还可以对肝细胞癌进行分级以及考察肝硬化、坏死等因素对组织代谢的影响。此外，运用高分辨魔角旋转核磁共振技术，本文还研究了食管癌的代谢变化，通过研究发现：相对于癌旁对比组织，在食管癌组织中，丙氨酸、天门冬氨酸、胆碱、谷氨酸、甘氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸的含量都有不同程度的升高，肌醇、牛黄酸和肌酸的含量则是降低的。因此，基于高分辨魔角旋转核磁共振¹H谱和模式识别的代谢组学研究可以为疾病的诊断提供丰富的分子水平上的代谢信息。