新技術實現人體肺部氣體磁共振快速、高分辨、動態成像

【中國化工儀(yi) 器網 技術前沿】近日，中國科學院武漢物理與(yu) 數學研究所波譜與(yu) 原子分子物理國家重點實驗室周欣研究團隊基於(yu) 自主研發的科學儀(yi) 器，提出了人體(ti) 肺部的快速成像新技術，實現了目前世界上zui快的肺部氣體(ti) 磁共振成像(MRI)高分辨動態采樣速率，為(wei) 肺部重大疾病的早期診斷提供了新的利器。相關(guan) 研究成果作為(wei) 封麵文章在Journal of Magnetic Resonance上發表。 　　肺部重大疾病(如肺癌、慢性阻塞性肺疾病)嚴(yan) 重威脅人類健康，且隨空氣汙染的加劇而日益嚴(yan) 重。MRI是一種重要的臨(lin) 床醫學影像學技術，與(yu) 胸透、CT和PET等方法相比具有無放射性的優(you) 點。然而，肺部大部分是空腔組織，導致其成為(wei) 常規MRI的盲區。*，不同肺疾病的生理學和病理生理學特征會(hui) 導致不同的通氣模式，通過觀測肺的通氣模式能有效解釋肺通氣缺陷的病因。但是，目前已有技術難以刻畫肺部通氣的動態過程。因此，亟需發展對肺部通氣的動態可視化的新技術。 　　基於(yu) 武漢物數所獨立自主研發的超極化129Xe人體(ti) 肺部MRI儀(yi) 器，實現了對肺部氣體(ti) 交換的可視化觀測，“點亮”了肺部。研究人員進一步發現，當超極化129Xe氣體(ti) 連續不斷地進入人體(ti) 肺部時，將產(chan) 生對圖像質量具有較大影響的氣體(ti) 流入效應。該效應在采樣過程中對超極化氣體(ti) 信號產(chan) 生幹擾，類似於(yu) 高通濾波，而在圖像重建過程中則引入額外的噪聲和偽(wei) 影，從(cong) 而降低圖像的信噪比。這是肺部通氣動態過程難以刻畫的一個(ge) 重要因素。為(wei) 了發展快速高分辨人體(ti) 肺部氣體(ti) MRI技術，研究人員設計了一種基於(yu) 變角激發(VFA)的欠采樣策略，同時結合低秩、稀疏等動態圖像特性，大幅提高信號采集速度和質量。與(yu) 現有的世界上超極化129Xe肺部動態成像方法相比，該技術達到人體(ti) 肺部氣體(ti) MRI的時間分辨率445 ms/slice，空間分辨率3 mm，為(wei) 肺部重大疾病的早期診斷提供了自由呼吸狀態下的快速、動態肺部功能成像。 　　課題組的博士研究生肖灑和副研究員鄧鶴為(wei) 該論文的共同*作者，研究員周欣為(wei) 通訊作者。該研究工作得到了基金委重大科研儀(yi) 器研製專(zhuan) 項和國家傑青、科技部國家重點研發計劃項目、中科院前沿科學重點研究計劃的支持。
編輯點評 　　肺部重大疾病時刻威脅著人類健康，且隨空氣汙染的加劇而日益嚴(yan) 重。研究人員基於(yu) 自主研發的科學儀(yi) 器，提出了人體(ti) 肺部的快速成像新技術，實現了目前世界上zui快的肺部氣體(ti) 磁共振成像(MRI)高分辨動態采樣速率，為(wei) 肺部重大疾病的早期診斷提供了新的利器對於(yu) 肺部疾病治療和防控具有重大意義(yi) 。 　　(原標題：武漢物數所實現人體(ti) 肺部氣體(ti) 磁共振快速、高分辨、動態成像)