新型空间编码超快速磁共振成像技术及其应用

好的成像质量和快的成像速度是磁共振成像方法走向实际应用的两个重要方面。基于远程偶极场调制的分子间多量子相干(iMQC)对不同空间尺度的磁化率变化具有特殊的敏感性，而对宏观磁场不均匀性不敏感，可望增强活体生物组织成像，特别是分子影像的对比度，及提供新的对比度机制。虽然iMQC方法具有诱人的特性，然而较低的信噪比和较慢的成像速度阻碍了它更广泛的应用。本课题将利用和发展我们研究小组率先提出的基于目标定向增强的远程偶极场调制技术和无相干梯度技术来增强磁共振成像的对比度，改善信噪比。我们还将在iMQC磁共振成像方法中引入国际上新近出现的空间编码单扫描成像技术以加快磁成像速度。通过理论研究、实验验证及计算机模拟最终建立超快速的、高效的、对组织微结构敏感的基于iMQC的磁共振成像技术，促进iMQC磁共振新技术在生物医学领域中的应用。

磁共振成像是一种在临床诊断中得到广泛应用的、重要的医学影像工具。更快的成像速度、更好的成像质量及提供更多的对比度是磁共振成像研究领域追求的目标。基于远程偶极场（DDF）调制的分子间多量子相干（iMQC）成像方法可以提供新的对微结构变化敏感的成像对比度及对不均匀场不敏感的高分辨率谱及定域谱，可望在分子影像等方面获得重要应用。基于二次相位调制的单扫描空间编码（又称时空编码，SPEN）成像方法则可以提供一种超快速的成像序列。这种成像方法具有和平面回波成像（EPI）的时间和空间分辨率，但同时对不均匀场及化学位移偏置不敏感的特点。本课题从新型空间编码的角度对iMQC成像方法及SPEN成像方法进行统一研究，最终获得一种超快速的、高效的、对组织微结构敏感的基于iMQC 的磁共振成像技术，及在动态成像领域有着重要应用前景的单扫描成像技术，促进iMQC 磁共振新技术及超快速成像技术在生物医学领域中的应用。本课题研究了DDF作用下iMQC信号的演化特征及其重要应用，并分别在平板形状调制DDF成像方法、棕色脂肪成像、不均匀场下高分辨率谱的快速获得及无相干梯度的iMQC成像等方面取得重要进展。本课题还研究了超快速SPEN成像的重建算法，小视野成像，无参考扫描的不均匀场下扭曲校正等进行深入研究，并取得多项重要成果。我们还根据研究需要不断发展完善自主开发的MRI模拟及重建软件。该软件不仅为本课题的完成提供保证，而且为后续研究奠定了基础。我们已经申请了多项关于超快速成像技术的国家发明专利。.在本基金项目的资助下，我们总共已经发表了14篇正式论文和数篇会议论文， 共12篇正式论文被SCI收录，其中包括《NeuroImage》和《Medical Image Analysis》等国际医学成像领域的顶级刊物。项目负责人为第一作者或通信作者的论文共10篇，完全达到了预期的研究目标。