集成压缩感知理论的快速精准磁共振心肌T1定量方法的研究

Myocardial T1 mapping can distinguish infracted and viable myocardial and has important significance for diagnosis and prognosis of myocardial infarction. However, common used methods are known to have underestimation of T1 by 4%~10% or lower precision. These methods need long imaging time and often fail in clinical application. In this study, we provide a fast accurate myocardial T1 mapping method. It captures the instantaneous signal of magnetization with gradient echo readout. The sampled signal is used to get the T1 map of myocardial with post-processing method. Compared with common strategy, this method can improve the accuracy and reduce failure rate. We also introduce fast imaging method that integrating parallel imaging and sparse imaging to reduce the redundancy in spatial and temporal direction. It utilities both the coil sensitivity maps and signal sparsity to accelerate acquisition, hence reduces imaging time and improves spatial resolution. And finally, based on the above strategies, the fast accurate myocardial T1 mapping with high resolution is implemented. This study would establish a novel theory and strategy for MR parameter mapping and promote practical utilities of myocardial T1 mapping in clinic.

心肌T1定量可以明确区分梗死心肌和可挽救心肌，对于心肌梗塞的治疗和预后具有十分重要的意义。但现有方法的估计误差可高达4%～10%，且普遍存在成像速度慢、失败率高等问题。本项目提出一种快速精确的心肌T1定量方法，在序列设计方面，捕获梯度回波瞬态信号，并结合图像后处理技术，获取心肌T1图像，显著提高T1测量的精度和成功率。同时，深入挖掘图像在时间和空间上的冗余信息，引入集成并行成像和稀疏成像理论的快速采样轨迹和图像重建算法，最大限度的利用线圈敏感度信息和信号的稀疏性来加快采集速度，减少成像时间，提高空间分辨率，最终实现快速精准的高分辨率心肌T1定量方法。本项目的顺利实施，不仅能发展一套新的快速磁共振参数成像的理论和方法，而且有利于促进心肌T1定量在临床中的应用和推广。

T1定量成像可提供组织量化的纵向驰豫时间，是一种十分重要的定量成像方法。心肌T1定量测量可用于测定梗死心肌和可挽救心肌，对于心肌梗塞的治疗和预后具有十分重要的意思。目前常用的方法中，MOLLI方法会低估测量结果，估计误差可高达4%～10%，SASHA方法准确性较低，且普遍存在成像速度慢，失败率高的问题。本项目围绕快速精确的心肌T1定量测量方法展开，将快速成像序列和快速采集方法相结合，实时采集梯度回波瞬时信号，并结合后处理等手段，获得心肌T1图像，提高成像的稳定性；同时，深入挖掘图像在时间和空间上的冗余信息，引入集成并行成像和稀疏成像理论的快速成像重建方法，充分利用线圈敏感度信息和信号的稀疏性来加快采集速度，形成新的成像方法。通过本项目的实施，构建了一套稳健的快速心肌T1定量成像方法，单层成像时间小于5s，该方法对屏气不足，心率不齐影响因素等不敏感，保证了成像质量的稳定性。我们利用第三方重建平台，使得新方法可以在线重建，便于在医院进行测试。基于该T1定量方法，我们将其优化推广至脑部快速T1定量成像上，可在2分钟之内对全脑T1参数进行成像。在快速成像方面，我们提出利用信号模型和稀疏约束直接从欠采样K空间中估计量化参数的方法，并将其应用于弥散张量成像中，该方法在加速4倍的情况下，仍可保持较好的参数图像。在上述二维成像的基础上,将适用于并行和稀疏成像的欠采样模板设计推广到三维，为后继三维快速成像算法的研究做好基础。本项目已按照原计划顺利完成，建立一套新的快速磁共振参数成像的理论和方法，促进了T1定量测量在临床中的推广应用。