化学交换饱和转移（chemical exchange saturation transfer, CEST）磁共振成像能够无创探测体内低浓度代谢物和大分子信息，在肿瘤、脑卒中、神经退行性疾病等多类疾病评估中具有重要应用潜力。然而，三维CEST成像通常需要在多个饱和频率偏移下采集大量数据，扫描时间长、空间分辨率受限，严重制约了其临床推广应用。尤其在高分辨率成像条件下，如何兼顾扫描速度、图像质量和代谢信号定量精度，是当前磁共振CEST成像领域面临的重要挑战。
近日，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）生物医学与健康工程研究所、医学成像科学与技术系统全国重点实验室吴垠研究员、王海峰研究员等，联合上海科技大学胡鹏教授团队，提出了一种面向5T磁共振系统的超快速高分辨率三维CEST MRI的快速采集新方法Wave-Co-CAIPI。该方法融合Wave-CAIPI波编码、中心向外k空间重排序和keyhole采样策略，可在保持CEST对比度的同时实现1mm各向同性高分辨率的超快速三维成像。研究成果以"Highly Accelerated 1-mm Isotropic 3D Chemical Exchange Saturation Transfer MRI Using Wave-Co-CAIPI at 5 Tesla"为题发表于生物医学工程领域的权威期刊IEEE Transactions on Biomedical Engineering上。
图1：文章上线截图
该研究围绕三维化学交换饱和转移成像“高分辨率与长扫描时间难以兼顾”的核心瓶颈，构建了从序列设计、采样策略到图像重建的完整技术框架。
图2：三维Wave-Co-CAIPI CEST成像序列图
研究表明，Wave-Co-CAIPI技术在超高场5T的高加速条件下仍能保持良好的结构细节，空间分辨率达1mm各向同性。通过多种图像质量分析表明，与传统2D-CAIPI相比，该方法在9倍加速时显著减轻图像模糊和混叠伪影，使酰胺质子加权和谷氨酸加权图像呈现更均匀、更符合预期的图像对比度。在健康志愿者实验中，白质和灰质区域的酰胺质子加权及谷氨酸加权信号测量具有较低的个体间变异，显示了该方法在超高场三维化学交换饱和转移成像中的稳定性和可重复性。
图3：基于三维Wave-Co-CAIPI技术的APTw和gluCEST图
三维 CEST 高分辨率成像实现图像质量、扫描速度双重跃升，有助于分辨大脑细微代谢变化。该方法同时具备良好的可复现性和跨设备泛化性，在落地临床诊疗方面具备广阔应用前景。
深圳先进院生物医学与健康工程研究所、医学成像科学与技术系统全国重点实验室吴垠研究员、王海峰研究员，上海科技大学胡鹏教授为论文共同通讯作者，上海科技大学生物医学工程硕士生谢琢成为论文第一作者。该研究获得国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项，以及广东省、深圳市等省市科研项目支持。
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来源｜医学成像科学与技术系统全国重点实验室
责编｜余 融
审校｜余 融、林一程、刁雯蕙、冯 春
