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肺超极化129Xe动态MRI的高度自适应欠采样模式

DOI：10.1109/TMI.2018.2882209 期刊：IEEE Transactions on Medical Imaging 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 超极化（HP）气体（如3He或129Xe）动态磁共振成像可直观呈现肺通气过程，提供肺部生理与病理生理特征信息。压缩感知（CS）技术通常用于提升此类动态MRI的时间分辨率，但其固定加速因子会导致因肺部分支网络结构而难以精确观测和/或测量动态通气过程。本研究提出一种自适应策略，根据肺结构与气体运动特性对肺部HP动态k空间数据进行高度欠采样，进而开发兼顾低秩性、全局稀疏性、气体流入效应及联合稀疏性的有效重建算法。仿真与活体实验均验证：该方案在定性与定量比较中均优于现有最优方法。特别地，本方法可在6.67秒内获取33帧图像（时间分辨率较近期提出的策略提升逾一倍），并实现高质量成像[平均绝对误差（MAE）、结构相似性指数（SSIM）、基于局部方差的图像质量指数（QILV）及对比噪声比（CNR）分别提升29.63%、3.19%、2.08%和13.03%]，为阻塞性肺疾病早期检测提供精准的结构与功能信息。
作者： Sa Xiao，He Deng，Caohui Duan，Junshuai Xie，Haidong Li，Xianping Sun，Chaohui Ye，Xin Zhou
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过提出一种高度自适应的欠采样模式，以提高肺部超极化129Xe动态MRI的时间分辨率和图像质量。

研究成果

所提出的方法采用自适应方案对k空间数据进行欠采样，以优化每帧的时空分辨率（SR），随后通过有效的重建策略确保肺动态图像的高质量。仿真和活体实验结果均验证了该方法的可行性。与多种基线方法相比，本方法不仅能在相同扫描时间内获取更多帧数，还能在保留精细细节的同时减少伪影和噪声，从而提供更丰富的肺部结构与功能信息。

研究不足

1. 全采样条件下模拟实验的时间和空间分辨率均低于欠采样条件下的活体实验。 2. 欠采样模式是根据气体运动和肺部结构的特点设计的，可能不适用于人体其他部位的动态MRI。 3. 本文通过受试者的有效训练实现了恒定的吸气流量，要求受试者在吸气速度控制方面具有良好的协调性。

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