面向世界科技前沿,面向國家重大需求,面向國民經濟主戰場,率先實現科學技術跨越發展,率先建成國家創新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設國際一流科研機構。

——中國科學院辦院方針

首頁 > 科研進展

深圳先進院在磁共振快速三維成像研究中獲進展

2020-10-16 深圳先進技術研究院
【字體:

語音播報

  近日,中国科学院深圳先進技術研究院劳特伯生物医学成像中心副研究员王海峰和医学人工智能中心研究员梁栋开展合作,在磁共振快速三维成像研究中取得新进展。研究人员基于波浪鸡尾酒(Wave-CAIPI)快速三维成像技术,提出波浪(wave)梯度参数优化方案;针对波浪梯度存在的梯度零阶矩不为“零”问题,提出新的截断式波浪梯度,不仅完善磁共振快速三维成像理论基础,并进一步推动相关的高级磁共振快速三维成像技术走向临床应用。

  掃描速度慢是磁共振三維成像的重要問題,制約其掃描流量及重大疾病相關的高級臨床應用,因此,研究人員致力于研究磁共振快速三維成像。波浪雞尾酒技術是磁共振快速三維成像技術(圖1),該技術使用的波浪梯度直接決定其加速性能,而兩者之間的關系尚缺乏理論描述。爲從理論上指導波浪梯度的設計以最優化加速性能,研究人員基于最大瞬時頻率和平均幾何因子(g-factor)計算,提出波浪梯度的參數理論優化方案。與先前研究相比,該研究獲得的圖像在不同設備及加速倍速下得到11%~28%的信噪比提升(圖2)。

  此外,波浪鸡尾酒技术使用波浪梯度的零阶矩不为“零”,用于加速平衡稳态自由旋进(bSSFP)序列时,导致带状伪影,从而限制其在磁共振心血管成像等领域的推广。针对该问题,研究人员提出零阶矩等于“零”的截断式波浪梯度技术,在实现高倍加速的同时,消除传统波浪梯度引入的图像带状伪影(图3)。该技术基于3T磁共振成像系统,实现12倍加速的0.8×0.8×0.8 mm3高分辨率人體全腦三維成像(圖4),以及高倍加速的高分辨率人體脊柱和腹部三維成像。

  该研究缩短磁共振三维扫描时间,提高临床扫描效率,且有望拓宽磁共振三维成像的临床应用范围。目前,相关成果已申请国内外專利。相关研究成果以Parameter optimization framework on wave gradients of Wave-CAIPI imaging爲題,發表在Magnetic Resonance in Medicine上,王海峰和博士研究生丘志浪为論文的共同第一作者,梁栋为論文通讯作者;以Accelerated 3D bSSFP Using A Modified Wave-CAIPI Technique with Truncated Wave Gradients爲題,發表在IEEE Transactions on Medical Imaging上,助理研究员苏适和丘志浪为論文的共同第一作者,梁栋和王海峰为論文的通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项、广东省自然科学基金和深圳市科技创新委员会项目的资助。

圖1.波浪雞尾酒(Wave-CAIPI)技術原理示意圖

  圖2.不同參數下波浪雞尾酒技術用于加速梯度回波序列的全腦成像結果(a)以及細節放大圖像(b),從上至下分別爲采用經驗參數(第一行)、優化參數(第二行)和最大參數(第三行)掃描所得結果

  圖3.截斷式波浪梯度和傳統波浪梯度的仿體測試結果,其中,(a)爲不同設備所獲得的參考圖像。相比于傳統波浪梯度,截斷式波浪梯度在獲得優異加速性能/低幾何因子(c)的同時,消除了其所引入的帶狀僞影(b)

  圖4.研究團隊所提出技術(Wave-bSSFP)和雞尾酒技術(2D-CAIPI-bSSFP)用于加速平衡穩態自由旋進成像結果(a),以及所對應的誤差圖(b)和幾何因子圖(c)

打印 責任編輯:張芳丹

© 1996 - 中国科学院 版权所有 京ICP備05002857號 京公網安備110402500047號

地址:北京市三里河路52号 邮编:100864

电话: 86 10 68597114(总机) 86 10 68597289(值班室)

编辑部郵箱:casweb@cashq.ac.cn